Új módszer az óceáni áramlások vizsgálatára

Az Argonne Nemzeti Laboratórium (ANL) kutatói képesek arra, hogy egymilliárd atom között észleljenek akár egyetlen argon 39-es atomot (az argonatom 39-es tömegszámú izotópja). Az arányokat tekintve ez azzal egyenértékű, mintha a Michigan-tóba kevert fél liter anyagot kellene észlelni. Ennek a kiemelkedő teljesítménynek lényeges része a laboratórium különleges, ATLAS nevű nagyáramú gyorsítója.

Az ATLAS a világ első szupravezető gyorsítója elektronoknál nehezebb lövedékekre. A berendezéshez kifejlesztett különleges ionforrás azt is lehetővé teszi, hogy az eddiginél jóval "tisztább" izotóptartalmú ionnyalábokat gyorsítsanak. Az újítások az ún. "gyorsítós tömegspektrometria" alkalmazásában kiemelkedő, az eddiginél ezerszer nagyobb érzékenység elérésére teszik képessé a módszert. Így az argon-39-es tömegszámú radioaktív izotópját nagy pontossággal tudják észlelni az óceánokból vett vízmintákból.

Az argon 39-es izotópja természetes módon keletkezik a stabil 40-es tömegszámú izotópból, kozmikus sugárzás hatására. Az argon-39 feloldódik az óceán felületi hullámaiban. Az Atlanti-óceán északi részén a felületen besűrűsödő víz magasabb sótartalma miatt a fenékre süllyed, magával szállítva az argon-39 atomokat is. Így az argon követi az óceánok fenekén keletkező áramlást, amely csak az Indiai-óceánnál kerül ismét e felszínre. A különböző helyekről vett vízminták argon-39 analízisével követni lehet az áramlás útját a világóceánban.

Mivel a kozmikus sugárzás nem hatol be mélyen az óceánba, az argon-39-tartalom a fenéken megmarad, mennyisége csak a radioaktív bomlás következtében csökken. A béta-bomló argon-39 kettőszázhatvankilenc év felezési idővel bomlik kálium-39 izotóppá. Az Atlanti-óceán északi részén keletkezett argon-39 a fenékre süllyedve csak 500 év múlva kerül a felszínre, mialatt mennyisége a két felezési időnyi időtartam alatt a negyedére csökken. Az új technikával azonban koncentrációjának meghatározása nem okoz gondot. 2002 folyamán kezdődik meg az óceánok áramlásának szisztematikus vizsgálata, amelyből az eddiginél pontosabban meghatározható lesz az áramlások sebessége és más jellemzői.