Poslednjih godina, fizičari i inženjeri su razvili sve sofisticiranije instrumente za proučavanje čestica i interakcija između njih sa velikom preciznošću. Ovi instrumenti, koji uključuju detektore čestica, senzore i akcelerometre, mogli bi pomoći istraživačima da detaljnije proučavaju fizičke procese, potencijalno doprinoseći zanimljivim novim otkrićima.
Istraživači sa Univerziteta Jejl nedavno su predstavili novu metodu za mehaničko otkrivanje pojedinačnog nuklearnog raspada, procesa kroz koji nestabilno atomsko jezgro gubi energiju emitovanjem zračenja. Njihov predloženi pristup, naveden u radu u Phisical Reviev Letters, osetljiv je na sve čestice koje se emituju tokom raspada, uključujući i neutralne, koje je teško ili nemoguće otkriti korišćenjem postojećih metoda.
„Naša grupa razvija osetljive senzore sile i akcelerometre mikronske skale koristeći optički zarobljene čestice u vakuumu“, rekao je za Phis.org David C. Moore, koautor rada. „Nedavno je osetljivost ovih sistema postala toliko dobra da smo shvatili da možemo da otkrijemo sile koje daje jedna fundamentalna čestica, kao što je alfa čestica koja se emituje u nuklearnom raspadu.“
Ključni cilj nedavnog istraživanja Mura i njegovih kolega bio je da razviju nove tehnike za otkrivanje nuklearnih raspada koristeći sile koje prenose pojedinačne fundamentalne čestice. Takve tehnike bi im na kraju omogućile da otkriju čestice koje nemaju električni naboj (tj. neutralne čestice), što može biti posebno izazovno za otkrivanje korišćenjem konvencionalnih detektora.
„Naš pristup je da pratimo kretanje jedne čestice veličine prašine u koju su implantirana radioaktivna jezgra“, objasnio je Mur. „Ako se čak i jedno jezgro u čestici prašine raspadne, možemo to otkriti posmatrajući promenu električnog naboja čestice kako naelektrisane čestice kao što su alfa ili beta čestice pobegnu.“
U svojim početnim eksperimentima, tim je pokazao da njihov metod omogućava detekciju pojedinačnih nuklearnih raspada. Značajno je da su istraživači takođe mogli da posmatraju ceo trzaj čestice na preciznoj skali od desetina nanometara, pažljivim merenjem položaja sfere u svojoj postavci od laserske svetlosti koja se raspršuje iz nje.
„Naš pristup nam omogućava da otkrijemo pojedinačna raspada koja se dešavaju unutar čestica čak i ako se dešavaju veoma retko, na primer, samo jednom dnevno“, rekao je Mur. „Ovo bi nam moglo omogućiti da proučavamo čestice veličine prašine relevantne za nuklearni monitoring i neproliferaciju i otkrijemo pojedinačne raspade dugoživih izotopa.“
Ovaj rad bi uskoro mogao da otvori zanimljive mogućnosti za istraživanje fizike čestica. Obećavajući metod detekcije koji je uveo mogao bi se, na primer, koristiti za traženje tamne materije i egzotičnih čestica ili bi mogao unaprediti proučavanje nuklearnih procesa i neutralnih čestica koje izbegavaju tradicionalne detektore.
„U našem budućem radu, cilj nam je da proširimo iste tehnike na manje nanočestice“, dodao je Mur. „Ovo će nam omogućiti da detektujemo impulsni udar od jednog neutrina koji beži iz sfere. Neutrini su tako slabo u interakciji da bi inače u suštini takođe pobegli bez detekcije, ali ova nova tehnika bi mogla dati nove alate za proučavanje ovih neuhvatljivih čestica.“
