นักฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาได้ค้นพบอย่างน่าประหลาดใจว่าไอโซโทปนิวเคลียร์สองไอโซโทปที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่มิเรอร์เท่ากันนั้นมีสถานะพื้นดินต่างกัน นักวิจัยนำโดยแดเนียล ฮอฟฟ์ และแอนดรูว์ โรเจอร์สจากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ โลเวลล์ ได้เปิดเผยการละเมิดความสมมาตรของกระจกโดยบังเอิญ ขณะที่ตรวจสอบฟิสิกส์นิวเคลียร์ของการระเบิดของรังสีเอกซ์ทางดาราศาสตร์
การค้นพบของพวกเขาอาจมีความหมายอย่างลึกซึ้ง
ต่อความรู้ของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์ที่ควบคุมนิวเคลียสของอะตอมกระบวนการหลายอย่างในฟิสิกส์ของอนุภาคมีคุณสมบัติที่ฝังรากอยู่ในกฎการอนุรักษ์ ซึ่งอธิบายว่าปริมาณบางอย่างจะต้องเหมือนเดิมตลอดปฏิกิริยานิวเคลียร์และการสลายตัวอย่างไร ผลกระทบที่เกิดขึ้นจากกฎเหล่านี้เรียกว่า “สมมาตรของกระจก” และเกี่ยวข้องกับ “พันธมิตร” ของไอโซโทปซึ่งจำนวนโปรตอนและนิวตรอนจะสลับกันอย่างแน่นอน เป็นที่ทราบกันดีว่าพันธมิตรดังกล่าวมีสถานะพื้นดินเหมือนกันในแง่ของโมเมนตัมเชิงมุมและความเท่าเทียมกัน สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นถึงความคล้ายคลึงกันของพฤติกรรมของโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส ซึ่งเป็นสิ่งที่รองรับทฤษฎีฟิสิกส์นิวเคลียร์
ในการศึกษาของพวกเขา Hoff และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาสตรอนเทียม-73 (38 โปรตอนและ 35 นิวตรอน) และโบรมีน-73 (35 โปรตอนและ 38 นิวตรอน) อย่างไรก็ตาม แผนเดิมของพวกเขาคือการศึกษาการจับโปรตอนอย่างรวดเร็วที่แสดงโดยไอโซโทปอื่น รูบิเดียม-73 กระบวนการนี้คิดว่าจะเกี่ยวข้องกับการผลิตการระเบิดของเอ็กซ์เรย์ทางดาราศาสตร์ รูบิเดียม-73 มีอายุสั้นมากและทีมงานได้ผลิตรูบิเดียม-73 ผ่านการสลายตัวของสตรอนเทียม-73
กองเครื่องตรวจจับซิลิโคน
นักวิจัยได้ยิงลำแสงนิวเคลียสที่มีสตรอนเทียม-73 เข้าไปในกองเครื่องตรวจจับซิลิกอน โดยใช้ห้องปฏิบัติการไซโคลตรอนตัวนำยิ่งยวดแห่งชาติที่มหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตท หลังจากที่ถูกทำให้ช้าลงจนหยุดนิ่ง นิวเคลียสจะสลายตัวเป็นรูบิเดียม-73 โดยปล่อยโพซิตรอนเดี่ยว ตามด้วยโปรตอน ซึ่งตรวจพบ
การดูวิธีที่อนุภาคทั้งสองถูกปล่อยออกมาจากไอโซโทปนั้นให้ข้อมูลว่ารูบิเดียม-73 จับโปรตอนได้อย่างไร อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ของพวกเขานำไปสู่การค้นพบที่ไม่คาดคิดทั้งหมด: สถานะพื้นดินของสตรอนเทียม-73 จะต้องเหมือนกับรูบิเดียม-73 ผลที่ได้ออกมาน่าประหลาดใจเพราะสตรอนเทียม-73 เป็นหุ้นส่วนกระจกของไอโซโทปอีกชนิดหนึ่งคือโบรมีน-73 ซึ่งทราบกันดีว่ามีสถานะพื้นดินที่แตกต่างจากสถานะพื้นสตรอนเทียม-73 ที่กำหนดโดยฮอฟฟ์และเพื่อนร่วมงาน ซึ่งหมายความว่าสตรอนเทียม-73 และโบรมีน-73 ดูเหมือนจะละเมิดความสมมาตรของกระจก
นักวิจัยแนะนำว่าการละเมิดอาจเป็นผลมาจากปัจจัยหลายประการ รวมถึงความแตกต่างในรูปร่างระหว่างคู่ค้าทั้งสอง แต่จะต้องมีการทดลองเพิ่มเติมเพื่อยืนยันอิทธิพลของพวกเขา ซึ่งรวมถึงการวัดโดยตรงของมวลสตรอนเทียม-73 และใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเบต้านิวเคลียร์ (β-NMR) เพื่อกำหนดการหมุนของไอโซโทปในสภาวะพื้นดิน Schreck ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้ เรียกเทคนิคนี้ว่า “ทรงพลังมาก” และบอกว่ามันน่าจะใช้ได้กับโมเลกุลอื่นๆ ด้วย “ไม่มีข้อจำกัดที่แท้จริง” เขากล่าว “ด้วยการปรับปรุงเพิ่มเติมเกี่ยวกับเลขอะตอมเริ่มต้น พวกเขาควรจะสามารถผลักดันสิ่งนี้ไปสู่ความเสื่อมของควอนตัม”
ข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์
ประสิทธิภาพสูงคือกระแสมืดน้อยที่สุดที่อคติย้อนกลับ ดังนั้นสัญญาณที่สร้างขึ้นที่ปริมาณรังสีเอกซ์ต่ำสามารถแก้ไขได้เหนือสัญญาณรบกวนที่มืด ก่อนการเอ็กซ์เรย์ ความหนาแน่นกระแสมืดสำหรับอุปกรณ์ 2D-RP คือ 10 −9 A/cm 2ที่ความเอนเอียงเป็นศูนย์ ที่ความเอนเอียงแบบย้อนกลับที่ -1 V ความหนาแน่นกระแสมืดคือ 10 −7 A/cm2 ซึ่งแปลเป็นความต้านทานมืดของไดโอดสูงที่ 10 12 W ·cm
เมื่อสัมผัสกับลำแสงเอ็กซ์เรย์ 10.91 keV (ด้วยโฟตอนฟลักซ์ที่ 2.7 × 10 12ครั้ง/ซม. 2 /s) อุปกรณ์ 2D-RP แสดงความหนาแน่นกระแสที่เพิ่มขึ้นอย่างมากที่ความเอนเอียงเป็นศูนย์: สี่คำสั่งของขนาดที่สูงกว่า กระแสมืด ในการเปรียบเทียบ ความหนาแน่นกระแสของอุปกรณ์ซิลิกอนเพิ่มขึ้นเพียงสองลำดับความสำคัญเท่านั้น
นักวิจัยได้หาปริมาณขีดจำกัดการตรวจจับของอุปกรณ์ โดยตรวจสอบความหนาแน่นของประจุที่สร้างด้วยรังสีเอกซ์เป็นหน้าที่ของขนาดยาภายใต้อคติเป็นศูนย์ ขีดจำกัดความหนาแน่นโฟตอนการตรวจจับสำหรับอุปกรณ์ 2D-RP อยู่ที่ประมาณ 5×10 8ครั้ง/วินาที/ซม. 2ในขณะที่อุปกรณ์ซิลิกอนมีขีดจำกัด 3×10 9ครั้ง/วินาที/ซม. 2 พวกเขาระบุว่าประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของอุปกรณ์ 2D-RP มาจากกระแสมืดที่ต่ำ
ความไวในการตรวจจับเอ็กซ์เรย์โดยประมาณของอุปกรณ์ 2D-RP คือ 0.276 C/Gy air /cm 3เทียบกับ 0.000333 C/Gy air /cm 3สำหรับซิลิคอนไดโอด นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าความไวของอุปกรณ์ 2D-RP นั้นสูงกว่าค่าที่รายงานสำหรับเครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์แบบฟิล์มบางของ perovskite อย่างมาก
ข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของอุปกรณ์ 2D-RP คือความไวสูงที่แสดงภายใต้ความเอนเอียงเป็นศูนย์ (กระแสหลัก) ซึ่งช่วยให้ทำงานเป็นเครื่องตรวจจับแบบขับเคลื่อนด้วยตัวเองโดยไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก ซึ่งตรงกันข้ามกับเครื่องตรวจจับ perovskite จำนวนมากซึ่งต้องการการทำงานด้วยไฟฟ้าแรงสูงซึ่งช่วยลดอายุการใช้งานได้อย่างมาก การทดสอบบนอุปกรณ์ 2D-RP พบว่าฟิล์มบางมีความเสถียรภายใต้ทั้งการฉายรังสีอคติและการเอ็กซ์เรย์
ทีมงานสรุปว่าฟิล์มบางที่เป็นชั้นของ perovskite เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับเครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์รุ่นใหม่ Nie กล่าวว่าน่าจะเป็นไปได้ที่จะสร้างอาร์เรย์เครื่องตรวจจับขนาดใหญ่สำหรับการใช้งานด้านการถ่ายภาพทางการแพทย์“ปัจจุบันเครื่องตรวจจับเซมิคอนดักเตอร์ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานขนาดใหญ่เนื่องจากมีค่าใช้จ่าย” เธอบอกกับPhysics World “ในขณะที่เราสามารถประดิษฐ์อุปกรณ์ของเราจากโซลูชัน เราสามารถจินตนาการถึงการพิมพ์อาร์เรย์เครื่องตรวจจับแบบพิกเซลขนาดใหญ่ ซึ่งอาจถูกกว่ามาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานด้านภาพขนาดใหญ่”
Credit : soulwasted.net stateproperty2movies.com structuredsettlementexperts.net stateproperty2movies.com superettedebever.com
