Cuando se agrega energía al uranio bajo presión, crea una onda de choque, e incluso una pequeña muestra se vaporizará como una pequeña explosión. Al usar explosiones más pequeñas y controladas, los físicos pueden probar en una microescala en un entorno de laboratorio seguro lo que podríapreviamente se probará solo en experimentos más grandes y peligrosos con bombas.
"En nuestro caso, es el láser que deposita energía en un objetivo, pero se obtiene la misma formación y evolución dependiente del tiempo del plasma de uranio", dijo el autor Patrick Skrodzki. "Con estas explosiones a pequeña escala en el laboratorio, podemosentender física similar "
En un experimento reciente, los científicos que trabajan con Skrodzki usaron un láser para eliminar el uranio atómico, robando sus electrones hasta que se ionizó y se convirtió en plasma, todo mientras registraba reacciones químicas a medida que el plasma se enfriaba, oxidaba y formaba especies de uranio más complejo.El trabajo coloca las especies de uranio y las vías de reacción entre ellas en un mapa del espacio y el tiempo para descubrir cuántos nanosegundos se forman y en qué parte de la evolución del plasma.
En su artículo, publicado esta semana en Física de plasma , de AIP Publishing, los autores descubrieron que el uranio forma moléculas más complejas, como el monóxido de uranio, el dióxido de uranio y otras combinaciones más grandes, ya que se mezcla con diferentes porcentajes de oxígeno.
"Utilizamos la emisión óptica y observamos estados excitados que se descomponen en estados fundamentales, pero eso es solo una pequeña fracción de la imagen", dijo Skrodzki.
El uranio, con sus 92 electrones y aproximadamente 1,600 niveles de energía, puede producir un espectro complicado que es difícil de descifrar, incluso con espectroscopía de alta resolución. En el documento, los autores se centraron en una transición de energía en el plasma. Examinaron de cercala morfología de la columna de plasma, las interacciones de colisión con diversas concentraciones de oxígeno y otros factores, como el confinamiento de la columna y las velocidades de las partículas, para crear una imagen detallada de la evolución de las especies del uranio atómico a los óxidos de uranio más complejos.
Los datos resultantes tienen implicaciones para las tecnologías que utilizan láseres para sondear materiales y detallar su composición elemental, como el sistema de espectroscopía láser en el rover Mars Curiosity. También se puede utilizar para un dispositivo portátil para verificar el cumplimiento del tratado nuclear mediante la prueba deevidencia de producción de uranio enriquecido.
"Todavía queda mucho trabajo por hacer sobre este tema", dijo Skrodzki. "Es una pregunta científica, porque nadie sabe nada sobre la emisión óptica en la región visible de esos óxidos superiores. Queremos tratar de proporcionar datos parallenar esos espacios "
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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