Maghasítás lézerrel<br/>

Csaknem egyidejűleg sikerült két kutatócsoportnak a világon először nagy teljesítményű lézerrel magreakciókat, köztük az urán hasadását is előidézni a kaliforniai Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumban, illetőleg a brit Rutherford Appleton Laboratóriumban.

Ennek lehetőségét elméletileg már jó tíz éve megjósolták, ám csak mostanra érte el a világ legnagyobb lézereinek teljesítménye azt a szintet, amellyel ez ténylegesen meg is valósítható. "Ezzel megnyílt az út számos olyan mag- és plazmafizikai folyamat lézeres tanulmányozása felé, amelyeket eddig csak az igen drágán és nehezen hozzáférhető nagyenergiájú részecskegyorsítókkal vizsgálhattunk" - mondta Thomas Cowan, a kaliforniai kutatócsoport vezetője.

A Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium Petawatt lézere a világ legnagyobb teljesítményű berendezése

A Livermore kutatói arany céltárgyat használtak, amelyet egy uránnal megtöltött réz-tartóra helyeztek. Minden nagy teljesítményű lézerimpulzus előtt egy kisebb energiájú impulzust irányítottak a mintára, amely a céltárgy felületén elektronplazmát hozott létre. Ezt követően célozták meg a felületet a világ legnagyobb teljesítményű petawattos (10¹⁵ wattos) lézerével, amely egy-egy 0,5 pikoszekundumos (0,5x10¹² másodperces) impulzus 260 joule energiájával (ez négyzetcentiméterenként több mint 1 kilowatt teljesítmény) a plazma elektronjait néhányszor tíz MeV-ra gyorsította. A felgyorsított elektronok fékezési sugárzásában keletkező gamma-fotonok az arany és réz atommagokból neutronokat löktek ki, amelyek a tartóban levő urán-238 magokat hasadásra késztették és egyéb magreakciókat is kiváltottak. Két jól elhelyezett detektorral Cowan és munkatársai eközben folyamatosan mérték a lézerimpulzus hatására a plazmából kiszökő elektronok energiáját.

A céltárgy későbbi elemzése arany, réz és egyéb elemek radioaktív izotópjait mutatta ki, amelyeket a nagy energiájú neutronok által kiváltott magreakciók hoztak létre. A keletkezett izotópok mennyisége megegyezett az elektronok mért energiaeloszlása alapján számított eredményekkel. Cowan szerint az egyetlen lényeges különbség a brit kutatócsoport és az ő eredményük között az, hogy ők a lézerimpulzusok hatására felgyorsult elektronok energiaeloszlását is meghatározták.

Az Appleton Laboratórium kutatói a némileg kisebb teljesítményű, 50 terawattos (50x10¹² wattos) VULCAN lézert használták, amely 1 pikoszekundumos impulzusokban 50 joule energiát ad le. Az elsődleges céltárgy náluk arany helyett tantál volt. E mögé aztán különféle anyagokat - káliumot, cinket, ezüstöt és uránt - helyeztek, amelyekben sikerült különféle magreakciókat, az uránban pedig hasadást kiváltaniuk.

John Dawson, a Kaliforniai Egyetem (Los Angeles) kutatója szerint az eredmények egyértelműen kitágítják a magfizikai kutatások lehetőségeit, ideértve a gamma-fotonok egymással való kölcsönhatásait, és az elektron-pozitron plazma fizikáját is - ez utóbbi a feltételezések szerint meghatározó szerepet játszik a Világegyetem nagy energiájú gammakitöréseinek keletkezésében. Ám Dawson szerint ennél is fontosabb, hogy a lézerek méretének csökkenésével párhuzamosan kisebb laboratóriumok is olyan magfizikai kísérletekbe foghatnak, amilyenekről korábban nem is álmodhattak, mert a sokmillió dolláros részecskegyorsítók drága részecskenyalábjaihoz nem férhettek hozzá. (Phys. Rev. Lett. 84, 899 - 2000)

(Élet és Tudomány)

Ajánló: