Από το πρώτο κυκλικό επιταχυντή σωματιδίων που κατασκευάστηκε, το κύκλοτρο διαμέτρου 12 εκατοστών, κατασκευής και σύλληψης του φυσικού Ernest Lawrence, το 1932 στην Καλιφόρνια, η πειραματική φυσική έχει κάνει άλματα στην τεχνογνωσία για την επιτάχυνση των σωματιδίων σε ταχύτητες σχεδόν ίσες με αυτή του φωτός. Κι ενώ οι προσπάθειες εντείνονται για τη βελτίωση των δυνατοτήτων των σύγχρονων επιταχυντών, με εξέχοντα τον επιταχυντή LHC του CERN, στο πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν έχουν επικεντρώσει τις έρευνές τους στην αντίθετη κατεύθυνση: στο να κατασκευάσουν συσκευές που αντί να επιταχύνουν, να επιβραδύνουν σωματίδια.

Η επιβράδυνση σωματιδίων επιτρέπει στους ερευνητές να κάνουν ακριβείς μετρήσεις των φυσικών χαρακτηριστικών τους. Για παράδειγμα, για να μετρήσουν το βάρους του πυρήνα κάποιου ατόμου, τον τοποθετούν σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο σε μια συσκευή που ονομάζεται παγίδα Penning, και παρατηρώντας τις κυκλικές κινήσεις του πυρήνα εντός του πεδίου, μπορούν να υπολογίσουν τη μάζα τους με ακρίβεια ένα προς 10 εκατομμύρια. Είναι σαν να προσδιορίζεις το βάρος ενός μεγάλου αεροπλάνου, και να μπορείς να διακρίνεις τη διαφορά ανάλογα με τα κέρματα που έχει στην τσέπη του ο πιλότος. Σε άλλα πειράματα, χρησιμοποιούνται λέιζερ συγκεκριμένων συχνοτήτων, ώστε να «ακτινογραφήσουν» την εσωτερική δομή των πυρήνων.

Στη διαδικασία συμμετέχουν και μικροί επιταχυντές σωματιδίων, ώστε να παραχθούν πρώτα τα υπό μελέτη σωματίδια, καθώς άτομα που επιταχύνονται και συγκρούονται με σταθερούς στόχους, σπάνε σε επιμέρους ισότοπα, άτομα δηλαδή με διαφορετικό αριθμό νετρονίων στον πυρήνα τους. Έτσι φτιάχνονται σπάνια ισότοπα, όπως για παράδειγμα ο άνθρακας-22 ο οποίος έχει 10 νετρόνια παραπάνω από τον συνηθισμένο άνθρακα που έχει 12 νετρόνια στον πυρήνα του. Παράγοντας διαφορετικά είδη ισοτόπων, οι ερευνητές μελετούν τις δυνάμεις που τα συνθέτουν και τα σταθεροποιούν. Πρόκειται για μία μέθοδο παραγωγής ισοτόπων με φυσικό τρόπο, χωρίς δηλαδή να επεμβαίνουν χημικά στα άτομα, γεγονός που τους επιτρέπει να κατασκευάζουν ισότοπα που άλλα εργαστήρια δεν έχουν τη δυνατότητα να παράξουν.

Για να επιβραδύνουν τα παραγόμενα σωματίδια, οι επιστήμονες του εργαστηρίου στο Μίτσιγκαν, έχουν πρωτοτυπήσει με τη δημιουργία μιας τεχνολογίας που «φρενάρει» τα σωματίδια καθώς περνάνε μέσα από ένα θάλαμο γεμάτο με ήλιο, με μια διαδικασία που ονομάζεται «φρένο αερίου». Οι αντιδράσεις με τα άτομα ήλιου, επιβραδύνουν τα υπό μελέτη ισότοπα σε χαμηλές ενέργειες, ώστε να τα παγιδεύσουν και να γίνουν οι απαραίτητες μετρήσεις. Μάλιστα, η διαδικασία αυτή γίνεται εξαιρετικά γρήγορα, καθώς ο χρόνος ζωής των ισοτόπων είναι πολύ μικρός, αφού σε χιλιοστά του δευτερολέπτου διασπώνται σε άλλα σωματίδια αφήνοντας μικρά περιθώρια χρόνου στους ερευνητές.

Για την ώρα κατασκευάζεται κι ένας γραμμικός επιταχυντής, που θα επιταχύνει εκ νέου τα ισότοπα σε ενέργειες που βρίσκονται σε εκρήξεις σουπερνόβα. Με αυτό τον τρόπο θα έχουν καταφέρει να μελετήσουν σπάνια φαινόμενα που συμβαίνουν στο εσωτερικό περίπλοκων αστρονομικών διαδικασιών.

Πηγή: naftemporiki.gr