Проведена первая в мире лазерная спектроскопия короткоживущих радиоактивных молекул
Радиоактивные молекулы представляют собой структуры, атомы которых имеют нестабильные ядра. Благодаря этому в них возрастает вероятность скорого нарушения симметрии систем координат и времени. Эффекты от происходящих внутри подобных структур взаимодействий, по сравнению с одиночными атомами, лишь усиливаются со временем, что и приводит к быстрому распаду молекул. Поэтому наблюдать взаимодействия между такими атомами проблематично в виду нестабильности ядер, имеющих ограниченное время жизни. Они также усложняют спектроскопию, так как сильно влияют на систему квантовых уровней.
Однако благодаря современному оборудованию для проведения спектроскопии, стало возможным изучить взаимодействие радиоактивных молекул на примере RaF, или монофторида радия. Для проведения ряда экспериментов со столь короткоживущими молекулами ученые решили специально изготовить партию RaF за месяц до начала испытаний. Для создания нужных молекул они облучали карбид урана в течение двух суток пучками протонов, ускоренных до энергии 1,4 гигаэлектронвольт. Полученный материал был помещен в герметичную камеру и заполнен аргоном. Спустя месяц можно было приступать к формированию молекул монофторида радия, заставив его изотопы подняться к поверхности мишени. Учёные смогли сделать это путем включения во взаимодействие с атомами радия газообразный тетрафторметан CH4. В результате были получены молекулярные ионы RaF+, легко извлекаемые из мишени и поддающиеся сортировке в масс-сепараторе.
Дальнейшие манипуляции, которые учёные проводили с молекулярными ионами RF+, привели к измерениям квантовых уровней энергии, возникающей в процессе детектирования ионов радиоактивной молекулы. Используемые в процессе спектроскопии лазерные лучи различных длин волн успешно зарегистрировали массив энергетических возбуждений молекул монофторида радия.
Данный опыт в будущем планируется распространить на другие нестабильные соединения, характеризующиеся крайне коротким периодом своего существования. Эксперимент с молекулами монофторида радия может лечь в основу разработок, проводимых для развития квантовой радиохимии и астрофизики.
