Los físicos ofrecen un método para la detección mecánica de desintegraciones nucleares individuales

En los últimos años, físicos e ingenieros han desarrollado herramientas cada vez más sofisticadas para estudiar partículas y las interacciones entre ellas con alta precisión. Estas herramientas, que incluyen detectores de partículas, sensores y acelerómetros, pueden ayudar a los investigadores a estudiar los procesos físicos con más detalle, lo que podría contribuir a nuevos descubrimientos interesantes.

Investigadores de la Universidad de Yale presentaron recientemente una nueva forma de detectar mecánicamente la desintegración nuclear única, el proceso por el cual un núcleo atómico inestable pierde energía al emitir radiación. El enfoque propuesto, descrito en papel en Cartas de revisión de materialeses sensible a todas las partículas emitidas durante la desintegración, incluidas las partículas neutras, que son difíciles o imposibles de detectar con los métodos actuales.

«Nuestro grupo ha estado desarrollando acelerómetros y sensores de fuerza sensibles a escala micrométrica utilizando partículas atrapadas ópticamente en el vacío», dijo a Phys.org David C. Moore, coautor del artículo. tan bueno que nos hemos dado cuenta de que «Podemos detectar las fuerzas impuestas por una sola partícula fundamental, como la partícula alfa emitida en la desintegración nuclear».

El objetivo principal de una investigación reciente de Moore y sus colegas fue desarrollar nuevas técnicas para detectar la desintegración nuclear utilizando las fuerzas impartidas por partículas fundamentales individuales. Estas técnicas eventualmente les permitirían detectar partículas que no llevan carga eléctrica (es decir, partículas neutras), que serían particularmente difíciles de detectar utilizando detectores convencionales.

«Nuestro enfoque consiste en monitorear el movimiento de una sola partícula del tamaño de polvo, en la que se implantan núcleos radiactivos», explicó Moore. «Si sólo un núcleo de una partícula de polvo se desintegra, podemos detectarlo observando un cambio en la carga eléctrica. de la partícula a medida que escapan partículas cargadas como las partículas alfa o beta.» «.

En sus experimentos iniciales, el equipo demostró que su método puede detectar desintegraciones nucleares individuales. En particular, los investigadores también pudieron observar toda la partícula rebotando en una escala fina de decenas de nanómetros, midiendo cuidadosamente la posición de la bola en su configuración a partir de la luz láser que se dispersa.

«Nuestro enfoque nos permite detectar desintegraciones individuales que ocurren dentro de las partículas incluso si ocurren muy raramente, por ejemplo, sólo una vez al día», dijo Moore. «Esto puede permitirnos estudiar partículas del tamaño de polvo relevantes para el control y la no proliferación de armas nucleares. y para detectar desintegraciones individuales de isótopos”.

Este trabajo pronto podría abrir perspectivas interesantes para la investigación en física de partículas. Es posible, por ejemplo, que su prometedor método de detección pueda utilizarse en la búsqueda de materia oscura y partículas exóticas, o que pueda conducir a avances en el estudio de procesos nucleares y partículas neutras que evaden los detectores convencionales.

«En nuestro trabajo futuro, pretendemos extender las mismas técnicas a nanopartículas más pequeñas», añadió Moore. «Esto nos permitirá detectar el impulso de un solo neutrino que escapa de la bola. Los neutrinos interactúan tan débilmente que, de otro modo, también habrían escapado sin ser detectados». , pero esta nueva técnica «puede proporcionar nuevas herramientas para estudiar estas partículas esquivas».

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