DARPA tsis ua hauj lwm: ib qho yuam kev loj tshaj plaws hauv keeb kwm ntawm kev tshawb fawb

2024 Tus sau: Seth Attwood | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-16 16:06

Lub foob pob raws li hafnium isomer Hf-178-m2 tuaj yeem dhau los ua qhov kim tshaj plaws thiab muaj zog tshaj plaws hauv keeb kwm ntawm cov khoom tawg tsis muaj nuclear. Tab sis nws tsis tau. Tam sim no cov ntaub ntawv no tau lees paub tias yog ib qho kev tsis txaus ntseeg tshaj plaws ntawm DARPA - Lub Chaw Haujlwm Saib Xyuas Kev Tiv Thaiv Cov Haujlwm ntawm Asmeskas tub rog.

Lub emitter tau sib sau ua ke los ntawm lub tshuab X-ray pov tseg uas yog ib zaug nyob rau hauv ib lub chaw kho hniav, nrog rau lub tsev amplifier yuav los ntawm lub khw ze. Nws yog qhov tsis sib xws rau lub suab nrov ntawm Lub Chaw rau Quantum Electronics, uas tau pom nkag mus rau hauv lub tsev ua haujlwm me me ntawm University of Texas ntawm Dallas. Txawm li cas los xij, cov cuab yeej tiv thaiv nws txoj haujlwm - uas yog, nws tsis tu ncua tso lub khob yas rov qab nrog cov kwj ntawm X-rays. Tau kawg, lub khob nws tus kheej tsis muaj dab tsi ua nrog nws - nws tsuas yog ua haujlwm nyob rau hauv ib qho piv txwv tsis tshua pom ntawm hafnium, lossis theej, nws isomer Hf-178-m2. Qhov kev sim tau siv sijhawm li ob peb lub lis piam. Tab sis tom qab ua tib zoo ua cov ntaub ntawv tau txais, tus thawj coj ntawm Lub Chaw, Carl Collins, tshaj tawm txoj kev vam meej. Cov ntaub ntawv kaw tseg los ntawm cov cuab yeej kaw lus qhia tias nws pab pawg tau groped ib txoj hauv kev los tsim cov foob pob me me ntawm lub zog loj - lub nrig ntiv tes uas muaj peev xwm tsim kev puas tsuaj sib npaug rau kaum tawm tons ntawm cov khoom tawg yooj yim.

Yog li xyoo 1998, keeb kwm ntawm lub foob pob isomer tau pib, uas tom qab ntawd tau paub tias yog ib qho yuam kev loj tshaj plaws hauv keeb kwm ntawm kev tshawb fawb thiab kev tshawb fawb tub rog.

Hafnium

Hafnium yog lub caij 72nd ntawm Mendeleev lub sijhawm teem sijhawm. Cov hlau dawb-dawb no siv nws lub npe los ntawm Latin lub npe rau lub nroog Copenhagen (Hafnia), qhov uas nws tau pom nyob rau hauv 1923 los ntawm Dick Koster thiab Gyordem Hevesi, koom tes ntawm Copenhagen lub koom haum rau Theoretical Physics.

Kev xav

Hauv nws daim ntawv tshaj tawm, Collins tau sau tias nws muaj peev xwm sau npe qhov nce tsis tseem ceeb hauv X-ray keeb kwm yav dhau, uas tau tawm los ntawm cov qauv irradiated. Lub caij no, nws yog X-ray hluav taws xob uas yog lub cim ntawm kev hloov pauv ntawm 178m2Hf los ntawm lub xeev isomeric mus rau qhov qub. Yog li ntawd, Collins tau sib cav, nws pab pawg muaj peev xwm ua kom cov txheej txheem no los ntawm kev tso cov qauv nrog X-rays (thaum X-ray photon nrog lub zog tsis tshua muaj zog yog absorbed, lub nucleus mus rau lwm qhov kev zoo siab, thiab tom qab ntawd hloov mus rau ib qho kev hloov pauv sai. theem av nram qab no, nrog rau kev tso tawm tag nrho lub zog cia). Txhawm rau yuam cov qauv kom tawg, Collins tau hais tias, nws tsuas yog tsim nyog los ua kom lub zog ntawm cov emitter nce mus rau qee qhov kev txwv, tom qab ntawd cov qauv ntawm tus kheej hluav taws xob yuav txaus los ua kom muaj cov tshuaj tiv thaiv kab mob ntawm kev hloov ntawm atoms los ntawm lub xeev isomeric rau lub xeev qub. Qhov tshwm sim yuav yog qhov tawg heev palpable, nrog rau qhov tawg loj heev ntawm X-rays.

Cov zej zog kev tshawb fawb tau txais tos cov ntawv tshaj tawm no nrog kev tsis ntseeg tseeb, thiab kev sim pib hauv chav kuaj thoob ntiaj teb kom lees paub Collins cov txiaj ntsig. Qee pawg tshawb fawb tau ceev nrooj tshaj tawm qhov kev lees paub ntawm cov txiaj ntsig, txawm hais tias lawv cov lej tsuas yog qis dua qhov ntsuas qhov yuam kev. Tab sis feem ntau cov kws tshaj lij txawm li cas los xij ntseeg tias qhov txiaj ntsig tau txais yog qhov tshwm sim ntawm kev txhais tsis raug ntawm cov ntaub ntawv sim.

Tub rog optimism

Txawm li cas los xij, ib lub koom haum tau txaus siab rau txoj haujlwm no. Txawm tias tag nrho cov kev tsis ntseeg ntawm lub zej zog kev tshawb fawb, cov tub rog Asmeskas tau poob lawv lub taub hau los ntawm Collins cov lus cog tseg. Thiab nws yog los ntawm dab tsi! Txoj kev tshawb fawb ntawm nuclear isomers tau ua txoj hauv kev rau kev tsim cov foob pob tshiab, uas, ntawm ib sab, yuav muaj zog ntau dua li cov khoom tawg yooj yim, thiab ntawm qhov tod tes, yuav tsis poob rau hauv kev txwv thoob ntiaj teb cuam tshuam nrog kev tsim khoom thiab siv. riam phom nuclear (ib lub foob pob isomer tsis yog nuclear, vim tsis muaj kev hloov pauv ntawm ib lub caij mus rau lwm qhov).

Isomeric foob pob tuaj yeem ua tau zoo heev (lawv tsis muaj kev txwv qis, txij li cov txheej txheem ntawm kev hloov pauv ntawm nuclei los ntawm lub xeev zoo siab mus rau lub xeev zoo tib yam tsis tas yuav muaj qhov hnyav heev), thiab thaum tawg lawv yuav tso tawm ntau lub zog hluav taws xob uas rhuav tshem txhua yam muaj sia. Tsis tas li ntawd, cov foob pob hafnium tuaj yeem suav tias yog "huv" - tom qab tag nrho, lub xeev hauv av ntawm hafnium-178 yog qhov ruaj khov (nws tsis yog xov tooj cua), thiab qhov tawg yuav ua rau tsis muaj kab mob.

Pov tseg nyiaj

Nyob rau ob peb xyoos tom ntej no, lub koom haum DARPA tau nqis peev ntau kaum lab nyiaj daus las hauv kev kawm ntawm Hf-178-m2. Txawm li cas los xij, cov tub rog tsis tau tos txog kev tsim cov qauv ua haujlwm ntawm lub foob pob. Qhov no yog ib feem ntawm qhov tsis ua tiav ntawm txoj kev tshawb fawb: nyob rau hauv chav kawm ntawm ntau qhov kev sim siv cov X-ray emitters muaj zog, Collins tsis tuaj yeem ua kom pom qhov nce ntxiv hauv keeb kwm yav dhau los ntawm cov qauv irradiated.

Kev sim rov ua dua Collins cov txiaj ntsig tau ua ob peb zaug hauv ob peb xyoos. Txawm li cas los xij, tsis muaj lwm pab pawg tshawb fawb tau muaj peev xwm ntseeg tau tias qhov nrawm nrawm ntawm kev lwj ntawm isomeric xeev ntawm hafnium. Physicists los ntawm ntau lub teb chaws Asmeskas cov chaw kuaj mob - Los Alamos, Argonne thiab Livermore - kuj tau koom nrog qhov teeb meem no. Lawv siv ntau lub zog X-ray qhov chaw - Advanced Photon Source ntawm Argonne National Laboratory, tab sis tsis tuaj yeem kuaj pom cov txiaj ntsig ntawm kev puas tsuaj, txawm hais tias cov hluav taws xob siv hluav taws xob hauv lawv cov kev sim yog ntau qhov kev txiav txim siab ntau dua li qhov kev sim ntawm Collins nws tus kheej.. Lawv cov txiaj ntsig kuj tau lees paub los ntawm kev sim ywj pheej ntawm lwm lub chaw kuaj mob hauv tebchaws Meskas - Brookhaven, qhov chaw muaj zog National Synchrotron Light Source synchrotron tau siv rau irradiation. Tom qab cov lus xaus tsis txaus siab, cov tub rog txoj kev txaus siab rau lub ntsiab lus no ploj mus, nyiaj txiag tau nres, thiab hauv 2004 qhov kev zov me nyuam raug kaw.

Cov mos txwv pob zeb diamond

Lub caij no, nws tau pom tseeb txij thaum pib tias rau tag nrho nws qhov zoo, lub foob pob isomer kuj muaj ntau qhov tsis zoo. Ua ntej, Hf-178-m2 yog cov xov tooj cua, yog li lub foob pob yuav tsis "huv" tag nrho (qee qhov kev sib kis ntawm cheeb tsam nrog "tsis ua haujlwm" hafnium tseem yuav tshwm sim). Qhov thib ob, Hf-178-m2 isomer tsis tshwm sim hauv qhov xwm txheej, thiab cov txheej txheem ntawm nws cov khoom siv yog kim kim. Nws tuaj yeem tau txais hauv ib qho ntawm ntau txoj hauv kev - los ntawm irradiating lub hom phiaj ntawm ytterbium-176 nrog alpha hais, los yog los ntawm protons - tungsten-186 los yog ib tug natural sib tov ntawm tantalum isotopes. Nyob rau hauv txoj kev no, microscopic npaum li cas ntawm hafnium isomer tuaj yeem tau txais, uas yuav tsum txaus rau kev tshawb fawb.

Ib txoj hauv kev ntau dua los yog tsawg dua ntawm kev tau txais cov khoom sib txawv no yog irradiation nrog hafnium-177 neutrons hauv lub thermal reactor. Ntau qhov tseeb, nws saib - kom txog rau thaum cov kws tshawb fawb suav tias rau ib xyoos hauv lub reactor los ntawm 1 kg ntawm ntuj hafnium (muaj tsawg dua 20% ntawm cov isotope 177), koj tuaj yeem tau txais tsuas yog li 1 microgram ntawm ib qho isomer zoo siab (kev tso tawm ntawm cov nyiaj no yog ib qho teeb meem cais). Tsis txhob hais ib yam, loj ntau lawm! Tab sis qhov loj ntawm lub taub hau me me yuav tsum yog tsawg kawg kaum ntawm grams … Nws muab tawm tias cov mos txwv zoo li no tsis yog "kub", tab sis downright "pob zeb diamond" …

Kev kaw

Tab sis tsis ntev nws tau pom tias cov kev tsis txaus no tsis yog kev txiav txim siab ib yam nkaus. Thiab lub ntsiab lus ntawm no tsis yog nyob rau hauv lub imperfections ntawm technology los yog inadequacies ntawm cov neeg sim. Qhov kawg taw tes nyob rau hauv no sensational zaj dab neeg yog muab los ntawm Lavxias teb sab physicists. Xyoo 2005, Evgeny Tkalya los ntawm Lub Tsev Haujlwm ntawm Nuclear Physics ntawm Moscow State University tau luam tawm nyob rau hauv phau ntawv journal Uspekhi Fizicheskikh Nauk, ib tsab xov xwm hu ua "Induced Decay of the Nuclear Isomer 178m2Hf and an Isomer Bomb". Hauv tsab xov xwm, nws tau piav qhia txog txhua txoj hauv kev ua kom nrawm nrawm ntawm hafnium isomer. Muaj tsuas yog peb ntawm lawv: kev sib cuam tshuam ntawm hluav taws xob nrog lub nucleus thiab kev lwj los ntawm theem nrab, kev sib cuam tshuam ntawm hluav taws xob nrog lub plhaub hluav taws xob, uas tom qab ntawd hloov cov excitation mus rau lub nucleus, thiab qhov kev hloov ntawm qhov tshwm sim ntawm qhov tshwm sim tshwm sim.

Tom qab tshuaj xyuas tag nrho cov txheej txheem no, Tkalya pom tau hais tias qhov ua tau zoo ntawm kev txo qis hauv ib nrab ntawm lub neej ntawm isomer nyob rau hauv lub zog ntawm X-ray hluav taws xob cuam tshuam rau tag nrho cov kev xav hauv qab niaj hnub nuclear physics. Txawm tias muaj cov kev xav zoo tshaj plaws, cov txiaj ntsig tau txais yog qhov kev txiav txim siab me dua li cov lus qhia los ntawm Collins. Yog li txhawm rau txhawm rau txhawm rau tso tawm lub zog colossal, uas muaj nyob rau hauv hafnium isomer, tseem ua tsis tau. Yam tsawg kawg nkaus nrog kev pab ntawm lub neej tiag tiag technologies.