ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ลึกเข้าไปในห้องข้อมูลใต้ดินใกล้ชิคาโก คณะกรรมการที่ตัดสินเวลาลำแสงที่เครื่องเร่งไอออนหนักของห้องปฏิบัติการได้อนุมัติการทดลองที่เราจะยิงลำแสงยูเรเนียมไปที่เป้าหมายทังสเตน พวกเราคนหนึ่ง ( ฟิลิป วอล์คเกอร์ ) และ คาร์ล เวลดอนนักศึกษาปริญญาเอกของเขาได้บินมาจากมหาวิทยาลัยเซอร์เรย์ในสหราชอาณาจักรเพื่อทำงานนี้ ลำแสงยูเรเนียมของเราโผล่
ออกมาจาก
เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นเป็นพัลส์ ทำให้นิวเคลียสของทังสเตนมีพลังงานสูง ซึ่งจะปล่อยรังสีแกมมาเมื่อสลายตัว รังสีแกมมาส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นเมื่อใดก็ตามที่พัลส์กระทบกับเป้าหมาย แต่สำหรับการทดลองนี้ เราสนใจมากกว่าว่าเกิดอะไรขึ้นระหว่างพัลส์ ในความเป็นจริง เราสามารถดูการสะสมของรังสีแกมมา
บนหน้าจอได้แบบเรียลไทม์เรารู้ว่าการชนกันของยูเรเนียม-ทังสเตนจะสร้างนิวเคลียส เช่น แทนทาลัมและรีเนียม ซึ่งจะเกิดการสลายตัวแบบเบตา และจากนั้นนิวเคลียสลูกแต่ละตัวจะปล่อยรังสีแกมมาของตัวเองเมื่อเกิดการสลายตัว เนื่องจากการสลายตัวของเบต้าที่สั้นที่สุดเหล่านี้มีครึ่งชีวิตประมาณ 10 นาที
เราจึงคิดว่าเราต้องรอสองสามนาทีก่อนที่เราจะเห็นสิ่งที่น่าสนใจบนหน้าจอของเรา แต่แล้ว โว้ย! ภายในไม่กี่วินาที สัญญาณรังสีแกมมาจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เกิดอะไรขึ้นบนโลก?ในขั้นต้น เราสงสัยว่าลำแสงยูเรเนียมบังเอิญชนกับโครงอะลูมิเนียมที่จับเป้าหมายทังสเตนของเราหรือไม่ แทนที่จะเป็นทังสเตนเอง
นั่นจะสร้างการสลายตัวของเบต้าอายุสั้นจำนวนมากจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เราไม่เคยคิดมาก่อน แต่เมื่อเรามองอย่างใกล้ชิดที่พลังงานของรังสีแกมมา เราทราบอย่างรวดเร็วว่ารังสีนั้นมาจากรูปแบบของทังสเตน-186 ที่ไม่เคยเห็นมาก่อน เราสะดุดกับ “ไอโซเมอร์นิวเคลียร์” ใหม่ ซึ่งเป็นสถานะนิวเคลียร์
นับตั้งแต่ที่ไอโซเมอร์นิวเคลียร์ตัวแรกถูกค้นพบในปี 1921 หรือประมาณหนึ่งศตวรรษที่แล้ว นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ได้ค้นพบตัวอย่างต่างๆ เกือบ 2,500 ตัวอย่างที่แตกต่างกันของนิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นเหล่านี้ซึ่งมีครึ่งชีวิตอย่างน้อย 10 ns แต่การค้นพบของเราน่าตื่นเต้นกว่าปกติ เพราะไอโซเมอร์ใหม่ส่วนใหญ่พบ
เมื่อนิวเคลียส
สลายตัวไม่เสถียร ในขณะที่ของเราถูกสร้างขึ้นเมื่อนิวเคลียสเสถียรสลายตัว สำหรับผู้ที่ชื่นชอบไอโซเมอร์ มันเป็นสิ่งที่พิเศษ ไอโซเมอร์ส่วนใหญ่เป็นวัตถุที่หายวับไป โดยทั่วไปจะมีอายุน้อยกว่าหนึ่งไมโครวินาที ซึ่งทำให้หาตัวอย่างใหม่ๆ ได้ยาก แต่ด้วยลำแสงพัลส์ของเราเราสามารถตรวจสอบ
สิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างพัลส์ได้ ทำให้ง่ายต่อการเลือกรังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาจากไอโซเมอร์ที่น่าสนใจจากความยุ่งเหยิงของรังสีที่เกิดจากปฏิกิริยาอื่นๆ ในความเป็นจริง การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าใช้พลังงาน 3.5 MeV ในการสร้างไอโซเมอร์ของเราโดยการเพิ่มทังสเตน-186 จากพื้น
ให้อยู่ในสถานะตื่นเต้น ผลงานในภายหลังแสดงให้เห็นว่ามีครึ่งชีวิต 2 วินาที แม้ว่าลักษณะอื่นๆ ของมันยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดมาจนถึงทุกวันนี้กำเนิดไอโซเมอร์นิวเคลียร์ไอโซเมอร์นิวเคลียร์ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2464 โดยนักเคมีชาวเยอรมัน ( พ.ศ. 2422–2511) ขณะทำงานที่สถาบัน ในกรุงเบอร์ลิน
มันเป็นจุดเริ่มต้นของยุคนิวเคลียร์และนักวิทยาศาสตร์ยังคงเห็นด้วยกับการค้นพบโดยนักเคมีชาวอังกฤษในปี 1913 ของ “ไอโซโทป” ทางเคมี สิ่งเหล่านี้เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันซึ่งมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน แม้ว่ายังไม่มีการค้นพบนิวตรอนก็ตาม
อย่างไรก็ตาม
ซ็อดดียังได้กล่าวถึงความเป็นไปได้ของ “ระดับไอโซโทปที่ละเอียดกว่า” เขาเขียนบทความที่ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2460 โดยตั้งสมมติฐานถึงการมีอยู่ของสิ่งที่เขาเรียกว่า “ไอโซโทปที่มีลักษณะเฉพาะของน้ำหนักอะตอม รวมถึงลักษณะทางเคมี ซึ่งมีความเสถียรและรูปแบบในการแตกตัวต่างกัน” ได้ทำแผนที่
กระบวนการที่ซับซ้อนอย่างเป็นระบบโดยที่นิวเคลียสของยูเรเนียม-238 สลายกัมมันตภาพรังสีเพื่อสร้างนิวเคลียสของตะกั่ว-206 ที่เสถียร ห่วงโซ่การสลายตัวเกี่ยวข้องกับนิวเคลียสที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่ง รวมถึงองค์ประกอบทางเคมีใหม่ที่มีเลขอะตอม 91 หลังจากค้นพบไอโซโทปเฉพาะของธาตุนี้แล้ว
ขนานนามมันว่าโปรโต-แอกทิเนียมขณะที่มองย้อนกลับไปที่ผลงานการสลายตัวยูเรเนียมของเขาอย่างละเอียด ฮาห์นก็สังเกตเห็นบางอย่างแปลกๆ สิ่งที่เขาเรียกว่า UI (ยูเรเนียม-238) สามารถสลายตัวได้โดยการปล่อยอนุภาคแอลฟาเพื่อสร้าง UX 1 (ทอเรียม-234) ซึ่งเบต้าจะสลายตัวเป็น UZ
(สถานะพื้นของโพรแทกทิเนียม-234) หรือเป็น UX 2 (สถานะตื่นเต้นของ โปรแทกทิเนียม-234) กล่าวอีกนัยหนึ่ง ฮาห์นได้ค้นพบว่านิวเคลียสของโพรแทกติเนียม-234 มีสองสถานะที่แตกต่างกัน: สถานะพื้นพลังงานต่ำที่มีครึ่งชีวิตเจ็ดชั่วโมงและสถานะตื่นเต้นที่มีครึ่งชีวิตหนึ่งนาที (รูปที่ 1)
งานของฮาห์นเป็นการค้นพบไอโซเมอร์ของนิวเคลียร์และการกำเนิดของโครงสร้างนิวเคลียสใหม่ อย่างไรก็ตาม ความคืบหน้าในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับไอโซเมอร์ของเราเป็นไปอย่างเชื่องช้า และจนกระทั่งการค้นพบนิวตรอนของเจมส์ แชดวิคในปี พ.ศ. 2475 แนวคิดดังกล่าวก็เริ่มเป็นที่ประจักษ์
ปัจจุบันนักฟิสิกส์มีความคิดเชิงทฤษฎีและเครื่องมือในการทดลองเพื่อให้เข้าใจถึงไอโซเมอร์ แม้ว่าคำนี้จะไม่ปรากฏในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์จนกระทั่งบทความนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวยูเครนที่เกิดในปี 1934 เขาเสนอว่าไอโซเมอร์ของโปรแทกติเนียม-234 อาจเกิดจากแอนติโปรตอนในนิวเคลียส
ซึ่งเป็นแนวคิดที่ได้รับการต้อนรับด้วยความสงสัยอย่างมาก ในปี 1936 ก่อนนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน จะเสนอคำอธิบายที่เป็นที่ยอมรับเกี่ยวกับไอโซเมอร์ ตระหนักว่านิวเคลียสทั้งหมดมีโมเมนตัมเชิงมุมหรือสปิน และการจัดเรียงตัวของวงโคจรของโปรตอนและนิวตรอนที่แตกต่างกันสามารถสร้างสถานะการหมุนที่แตกต่างกัน เช่นเดียวกับที่ “ไอโซเมอร์เคมี” มีการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอะตอมที่แตกต่างกัน
credit: sellwatchshop.com kaginsamericana.com NeworleansCocktailBlog.com coachfactoryoutletswebsite.com lmc2web.com thegillssell.com jumpsuitsandteleporters.com WagnerBlog.com moshiachblog.com
