یافته‌های شگفت‌انگیز یک آزمایش | دانشمندان بارش هسته ای را شبیه‌سازی کردند

همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور با شبیه‌سازی بخشی از یک گوی آتشین و بارش هسته‌ای در آزمایشگاه دریافتند که عنصر رادیواکتیو سزیم برخلاف انتظار بسیار دیرتر از سایر مواد متراکم می‌شود و می‌تواند ترکیبات پیچیده‌تری تشکیل دهد.

بارش هسته‌ای به ذرات و مواد رادیواکتیوی گفته می‌شود که پس از انفجار یا حادثه هسته‌ای در جو پراکنده می‌شوند و سپس روی زمین فرود می‌آیند. شناخت رفتار این مواد برای برنامه‌ریزی‌های ایمنی و مدیریت بحران اهمیت زیادی دارد.

به گزارش ساینس‌آلرت، محققان برای انجام این آزمایش از یک راکتور جریان پلاسما به طول حدود یک متر استفاده کردند و سه عنصر اورانیوم، سزیم و سریم (Cerium) را تا دمایی نزدیک به ۵ هزار کلوین یا حدود ۴۷۲۷ درجه سانتی‌گراد، گرم کردند.

سریم در این آزمایش به‌عنوان جایگزینی برای پلوتونیوم به کار گرفته شد. این دما شرایطی مشابه بخش‌هایی از گوی آتشین اولیه یک انفجار هسته‌ای ایجاد می‌کند؛ جایی که مواد به طور کامل تبخیر می‌شوند.

پژوهشگران سپس دو سناریوی متفاوت خنک‌شدن را بررسی کردند. در سناریوی نخست، دما به‌طور پیوسته کاهش یافت و در سناریوی دوم، مواد برای مدت بیشتری در دمای بسیار بالا باقی ماندند و سپس به سرعت سرد شدند.

نتایج نشان داد اورانیوم و سریم در هر دو سناریو رفتار نسبتا مشابهی دارند و در مراحل اولیه کاهش دما متراکم می‌شوند. اما سزیم رفتاری کاملا متفاوت از خود نشان داد. این عنصر نه‌تنها بسیار دیرتر از دو عنصر دیگر به حالت ذره‌ای تبدیل شد، بلکه در شرایطی که دمای بالا مدت بیشتری حفظ شده بود، تمایل بیشتری به ترکیب با عناصر دیگر و تشکیل ساختارهای شیمیایی پیچیده داشت.

به گفته پژوهشگران، این یافته اهمیت مسیر خنک‌شدن مواد را نشان می‌دهد؛ موضوعی که در بسیاری از مدل‌های سنتی پیش‌بینی بارش هسته‌ای کمتر مورد توجه قرار گرفته است. مدل‌های رایج معمولا فرض می‌کنند واکنش‌های شیمیایی در شرایط تعادلی و پایدار رخ می‌دهند، درحالی‌که نتایج جدید نشان می‌دهد سرعت و نحوه کاهش دما می‌تواند تأثیر چشمگیری بر ترکیب نهایی ذرات داشته باشد.

محققان می‌گویند هرچند در این آزمایش هیچ واکنش هسته‌ای واقعی رخ نداده و شرایط آزمایشگاهی هنوز فاصله زیادی با پیچیدگی‌های یک رخداد واقعی دارد، اما داده‌های به‌دست‌آمده می‌تواند به بهبود مدل‌های تحلیل بقایای هسته‌ای کمک کند. همچنین این روش در آینده می‌تواند برای بررسی محیط‌های بسیار داغ دیگر و مطالعه عناصر و ترکیبات متنوع‌تر توسعه یابد.