Naujas izotopas klimato tyrimams

Argono laboratorijos fizikas Piteris Mueleris (Peter Mueller) kartu su kolegomis sukūrė specialią atomų gaudyklę, kurioje pagaunami ir izoliuojami argono-39 atomai – ypatingai reti inertinių dujų izotopai, natūraliai mažais kiekiais susidarantys atmosferoje.

Pasak P. Muelerio, didžioji dalis atmosferoje aptinkamo argono yra ⁴⁰argonas, o tai reiškia, jog šis elementas turi 18 protonų ir 22 neutronus. Vis dėlto kartais iš kosmoso atklystantys didelės energijos protonai – dar vadinami kosminiais spinduliais – susiduria su ⁴⁰argono atomų branduoliais ir išmuša iš jų vieną neutroną. Likęs elementas tampa nestabiliu radioaktyviu izotopu.

Tačiau šis procesas yra toks retas, jog atmosferoje esančio ³⁹argono kiekis yra itin mažas: mažiau nei vienas ³⁹argonoatomas, tenkantis kvadrilijonui (10¹⁵) ⁴⁰argono atomų.

„Netgi pati mintis imtis šio egzotinio izotopo tyrimų sukėlė daugybę įvairiausių sunkumų, – pasakoja P. Mueleris. – Kai mes turime tiek mažai darbinės medžiagos, privalome būti tikri, jog nagrinėdami bandinius suskaičiuojame ir tinkamai atrenkame visus izotopus“.

Pagrindinis privalumas, kuriuo pasižymi ³⁹argono radiometrinis datavimas, yra unikali šio izotopo pusėjimo trukmė, apytikriai siekianti 270 metų. „Kai kurie itin populiarūs datavimui naudojami izotopai, pavyzdžiui ¹⁴anglis, pasižymi pusėjimo trukmėmis, siekiančiomis kelis tūkstantmečius, tuo tarpu kiti, tarkim, tritis arba ⁸⁵kriptonas, vos kelis metus ar dešimtmečius, – toliau tęsia mokslininkas. – Nors ³⁹argonas yra labai retas elementas, jo pusėjimo trukmė yra tikras aukso viduriukas: nei per trumpa, ne per ilga – tiesiog idealiai tinkama“.

Pasak P. Muelerio, mokslininkams, tyrinėjantiems gruntinių vandenų ir vandenyno srovių dinamiką laiko skalėje nuo 100 iki 1000 metų, ³⁹argono izotopas gali gerokai praversti. „Gera naujiena tyrėjams, norintiems nagrinėti tokius reiškinius kaip gruntinių vandenų tekėjimas ar vandenyno srovių maišymasis, yra tai, jog mes visai neblogai suprantame, kaip argonas elgiasi tokiose aplinkose. Tokiems siekiams ³⁹argonas praktiškai yra idealus variantas“.

Tam, kad atskirtų ³⁹argono izotopą nuo ⁴⁰argono dujų, P. Mueleris kartu su kolegomis sukonstravo prietaisą, vadinamą atomų gaudykle. Jos pagrindą sudaro šeši lazerio spinduliuotės pluoštai, suformuojantys tam tikrą „narvą“, kuris pagauna tiktai ³⁹argoną. Visi likusieji ⁴⁰argono atomai arba kiti izotopai, esantys bandinyje, lieka nepaliesti. Pagautasis ³⁹argono izotopas užfiksuojamas kaip šviesus taškas jautrioje vaizdo kameroje.

„³⁹Argonas yra toks retas, jog mes turime šiuos izotopus registruoti po vieną, – prideda kitas Argono laboratorijos atstovas Robertas Jansensas (Robert Janssens). – Tai sudėtingas ir daug kruopštumo reikalaujantis procesas“. „Per kelias valandas mes aptinkame vos keliolika atskirų atomų. Kadangi mes ieškome kažko itin reto, tam, kad pasiektume savo tikslą, turime būti kantrūs ir tikslūs“.