Dalam eksperimen inovatif yang melibatkan fragmentasi unsur-unsur berat, muncul proporsi partikel penyusun inti atom yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Dengan memecah inti platina, fisikawan yang dipimpin oleh Oleg Tarasov dari Michigan State University menemukan isotop baru dari unsur tanah jarang thulium, ytterbium, dan lutetium. Ini adalah pencapaian yang diyakini para ilmuwan akan membantu mereka memahami sifat inti yang kaya neutron dan proses yang menciptakan unsur-unsur baru ketika bintang-bintang neutron bertabrakan.
Para peneliti mengatakan penelitian ini juga menunjukkan kehebatan Fasilitas Sinar Isotop Langka (FRIB) yang baru saja selesai dibangun di Michigan State University, yang melakukan percobaan pertamanya pada Juni 2022.
Tidak semua bentuk elemen diciptakan sama. Setiap inti atom terdiri dari sejumlah partikel subatom yang dikenal sebagai nukleon – proton dan neutron. Jumlah proton konsisten dalam semua bentuk suatu unsur dan memberikan nomor atom pada unsur tersebut.
Namun, jumlah neutron bisa berbeda-beda. Variasi ini menentukan apa yang dikenal sebagai isotop suatu unsur.
Semua unsur memiliki kisaran isotop yang terbentuk dengan tingkat kestabilan yang berbeda-beda. Beberapa meluruh dengan sangat cepat, terurai menjadi unsur-unsur yang lebih ringan dalam awan radiasi pengion. Beberapa hanya bertahan dalam stabilitas sempurna. Memahami berbagai isotop dan perilakunya membantu para ilmuwan mengetahui bagaimana alam semesta menciptakan unsur-unsur dan memperkirakan kelimpahan unsur-unsur tersebut dalam ruang dan waktu.
Untuk membuat isotop baru, Tarasov dan rekannya memulai dengan isotop platinum dengan 120 neutron yang disebut 198Pt. Platinum standar memiliki 117 neutron; menggunakan isotop yang lebih berat dapat mengubah cara inti terfragmentasi.
Mereka menempatkan atom-atom ini di FRIB, yang menggunakan akselerator ion berat untuk memecah inti atom. Berkas isotop langka ditembakkan ke sasaran dengan kecepatan lebih dari setengah kecepatan cahaya. Ketika mencapai target, isotop-isotop ini terpecah menjadi isotop-isotop inti yang lebih ringan; fisikawan kemudian dapat mendeteksi dan mempelajari isotop ini.
Dalam fragmentasi 198Pt, tim Tarasov menemukan 182Tm dan 183Tm dengan 113 dan 114 neutron; thulium standar memiliki 69 neutron. Mereka juga menemukan 186Yb dan 187Yb dengan 116 dan 117 neutron; ytterbium standar memiliki 103 neutron. Mereka akhirnya menemukan 190Lu dengan 119 neutron; lutetium standar memiliki 104 neutron.
Masing-masing isotop ini diamati dalam beberapa putaran akselerator. Artinya, kata para peneliti, FRIB dapat digunakan untuk mempelajari sintesis isotop unsur berat yang kaya neutron dalam rezim yang sebagian besar telah diabaikan hingga saat ini—bukan karena kurangnya minat, namun karena kemampuan untuk membuat dan mendeteksinya.
Hal ini pada gilirannya dapat membantu kita memahami bagaimana peristiwa kosmik yang dahsyat menciptakan unsur-unsur terberat di alam semesta. Segala sesuatu yang lebih berat dari besi di luar angkasa hanya dapat tercipta dalam kondisi ekstrem, seperti supernova dan tabrakan antar bintang neutron.
Salah satu proses nukleosintesis yang diamati pada tumbukan bintang neutron adalah proses penangkapan neutron cepat, atau proses r. Hal ini terjadi ketika inti atom dengan cepat memancarkan neutron yang mengambang bebas yang dilepaskan selama ledakan kilonova dan memulai transformasinya menjadi unsur yang lebih berat. Inilah cara kita memperoleh emas, strontium, platinum, dan logam berat lainnya.
Eksperimen tim, kata mereka, nyaris mereproduksi proses-r. Ini berarti bahwa kita akan segera memiliki alat yang dapat meniru salah satu jalur nukleosintesis yang terlihat pada beberapa peristiwa paling kejam yang terjadi di alam semesta.
“Kemampuan unik FRIB, termasuk sinar primer yang sangat kuat dengan energi melebihi yang tersedia di National Superconducting Cyclotron Laboratory, menjadikannya fasilitas yang ideal untuk menjelajahi wilayah di sekitar nomor neutron N = 126 dan seterusnya,” tulis para peneliti.
“Peneliti FRIB dapat menggunakan reaksi ini untuk menghasilkan, mengidentifikasi, dan mempelajari sifat-sifat isotop baru, sehingga berkontribusi terhadap kemajuan dalam fisika nuklir, astrofisika, dan pemahaman kita tentang sifat dasar materi.”
Penelitian ini dipublikasikan di Surat Tinjauan Fisik.
+ There are no comments
Add yours