تفكك الليثيوم بواسطة البروتونات السريعة

في هذه المقالة، سنتناول دراسة تفكك الليثيوم بواسطة البروتونات السريعة. سنقوم بتوضيح الطريقة المستخدمة لإنتاج تيار مستمر من البروتونات السريعة بطاقات تصل إلى 600 كيلوفولت عن طريق تطبيق جهود عالية، وسنشرح التجارب التي تمت لقياس مدى انتشار هذه البروتونات خارج الأنبوب. تم استخدام نفس الطريقة لدراسة تأثير قصف طبقة من الليثيوم بتيار من هذه الأيونات، حيث تم وضع الليثيوم داخل الأنبوب بزاوية 45 درجة تجاه الشعاع. تم تثبيت نافذة من الميكا بسمك 2 سم من الهواء على جانب الأنبوب، وتمت دراسة وجود إشعاع من الليثيوم باستخدام طريقة الانبعاث الضوئي خارج الأنبوب. كان سمك نافذة الميكا أكثر من كافٍ لمنع أي بروتونات مبعثرة من الهروب إلى الهواء حتى عند استخدام أعلى الجهود.

الملاحظات الأولية

عند تطبيق جهد تسارع بحوالي 125 كيلوفولت، لوحظ على الفور عدد من الانبعاثات الضوئية الساطعة، وزادت الأعداد بسرعة مع الجهود الأعلى المستخدمة، وهي 400 كيلوفولت. في هذه النقطة، لوحظت المئات من الانبعاثات الضوئية في الدقيقة باستخدام تيار بروتوني قليل من الأمبيرات. لم يتم لاحظ أي انبعاثات ضوئية عند قطع تيار البروتونات أو عند حماية الليثيوم منها بواسطة شاشة معدنية. تم قياس مدى الجسيمات عن طريق إدخال شاشات ميكا في مسار الأشعة، وتبين أنها تبلغ حوالي ثمانية سنتيمترات في الهواء ولا تتغير بشكل ملحوظ مع الجهد.

طبيعة الجسيمات

تم إجراء تجارب باستخدام غرفة تمدد شيميزو، حيث لوحظ عدد من المسارات تشبه تلك المسارات لجسيمات ألفا وتتفق مع المدى المحدد بدقة بواسطة الانبعاثات الضوئية. يُقدر أنه عند 250 كيلوفولت، يتم إنتاج جسيم واحد لكل 10^9 بروتونات تصطدم. يشير سطوع الانبعاثات الضوئية وكثافة المسارات المرصودة في غرفة التمدد إلى أن الجسيمات هي جسيمات ألفا عادية. إذا تبين أن هذا الرأي صحيح، فمن غير المستبعد أن نظير الليثيوم بكتلة 7 يمتص بروتونًا أحيانًا وينشأ نواة نتيجة بكتلة 8 تنشق إلى جسيمين ألفا، كل منهما بكتلة أربعة وكل منهما بطاقة تبلغ حوالي ثمانية ملايين إلكترون فولت. تطور الطاقة في هذا الرأي حوالي ستة عشر مليون إلكترون فولت لكل تفكك، وهو يتفق تقريبًا مع ما يمكن توقعه من انخفاض الكتلة الذرية المشاركة في مثل هذا التفكك.