Ny tilgang forbedrer acceleratorernes evne til at afsløre spor fra supernovaer i månestøv

Forskere ved China Institute of Atomic Energy (CIAE) har forbedret metoden til at påvise jern-60 ( ⁶⁰ markant) Fe), en sjælden isotop fundet i måneprøver ved hjælp af HI-13 tandemacceleratoren. Denne præstation baner vejen for at opdage ⁶⁰ Fe i måneprøver for en dybere forståelse af kosmiske begivenheder som supernovaer, der fandt sted for millioner af år siden.

Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Nuclear Science and Techniques .

Undersøgelsen, ledet af Bing Guo, brugte en raffineret accelerator massespektrometri (AMS) teknik til at detektere ⁶⁰ Fe, en sjælden isotop produceret af supernovaer og fundet i prøver returneret fra månen. Det forbedrede AMS-system, udstyret med et Wien-filter, identificerede ⁶⁰ Fe i simuleringsprøver med tidligere uopnåelige følsomhedsniveauer. Dette fund viser en detektionsfølsomhed bedre end 4,3 × 10 ⁻¹⁴ og potentielt når 2,5 × 10 ⁻¹⁵ under optimale forhold.

I årtier har udfordringen med at opdage isotoper med lav overflod som ⁶⁰ Fe i måneprøver har forbløffet forskere på grund af isotopens knaphed og tilstedeværelsen af ​​forstyrrende elementer. De traditionelle metoder kom til kort i følsomhed. De seneste ændringer på CIAE's HI-13 tandem accelerator facilitet repræsenterer et væsentligt skridt fremad.

Guo sagde:"Vores team var enige om, at den eneste måde at spore historiske supernovabegivenheder nøjagtigt var ved at skubbe grænserne for, hvad vores udstyr kunne gøre. Installationen af ​​Wien-filteret kunne være en game-changer for os."

Resultaterne af denne forskning strækker sig ud over det akademiske område og giver indsigt i de processer, der former vores univers. Evnen til at måle minutmængder på ⁶⁰ Fe på månen giver et direkte link til at studere tidligere supernovabegivenheder, der har fundet sted i nærheden. Disse opdagelser har implikationer for astrofysikken og tilbyder en ny linse, hvorigennem man kan se stjerners historie og udvikling.

Når vi ser fremad, planlægger CIAE-forskerholdet at forfine deres teknikker yderligere for at forbedre følsomheden af ​​deres målinger. Forbedringer i ionkilde- og stråletransmissionseffektiviteter forventes at skubbe detektionskapaciteten yderligere.

"Vores næste mål er at optimere hele vores AMS-system for at nå endnu lavere detektionsgrænser. Hver smule øget følsomhed åbner et univers af muligheder," forklarede Guo.

Den vellykkede udvikling af denne forbedrede AMS-metode bidrager til både måneforskning og studiet af interstellare fænomener. Efterhånden som forskere fortsætter med at forfine denne teknologi, vokser vores forståelse af universets historie dybere, hvilket igen beviser, at vores rejse gennem kosmos langt fra er slut.