Araştırmacılar, Asteroid Ryugu örneklerinin element bileşimini analiz etmek için müon ışınları kullanıyor

Araştırmacılar, Asteroid Ryugu örneklerinin element bileşimini analiz etmek için müon ışınları kullanıyor

(solda) Işınlanmış bir malzeme tarafından yakalanan bir müondan sonra oluşturulan bir müonik röntgen ve (sağda) asteroid Ryugu’nun bir örneği. Kredi: (soldaki resim) Muon analiz ekibi, (sağdaki resim) JAXA

Asteroit Ryugu’dan Dünya’ya geri getirilen taş örnekleri, J-PARC’taki parçacık hızlandırıcıdan yapay olarak oluşturulmuş bir müon ışını kullanılarak element bileşimlerini analiz etti. Araştırmacılar, karbon, nitrojen ve oksijen de dahil olmak üzere yaşamı sürdürmek için gerekli bir dizi önemli element buldular, ancak aynı zamanda asteroid Ryugu’da silikona göre oksijen bolluğunun Dünya’da bulunan tüm meteoritlerden farklı olduğunu buldular. Bilim.

2014 yılında, insansız asteroit kaşifi Hayabusa 2, araştırmacıların karbon açısından zengin olduğuna inandıkları bir C tipi asteroit olan Ryugu asteroidinden numuneleri geri getirme göreviyle Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı (JAXA) tarafından uzaya fırlatıldı. Hayabusa 2, Ryugu’ya başarılı bir şekilde indikten ve numuneleri topladıktan sonra, Aralık 2020’de numuneleri bozulmamış halde Dünya’ya döndü.

2021’den beri araştırmacılar, Tokyo Üniversitesi Profesörü Shogo Tachibana liderliğinde numunelerin ilk analizlerini yürütüyorlar. Birkaç takıma ayrılan araştırmacılar, örnekleri taş şekilleri, element dağılımı ve mineral bileşimi dahil olmak üzere farklı şekillerde inceliyorlar.

Tohoku Üniversitesi Profesörü Tomoki Nakamura, Prof. (KEK) Institute for Materials Structure Science, Osaka Üniversitesi, Japonya Atom Enerjisi Ajansı (JAEA), Kyoto Üniversitesi, Uluslararası Hıristiyan Üniversitesi, Uzay ve Uzay Bilimleri Enstitüsü (ISAS) ve Tohoku Üniversitesi, negatif müonlar kullanarak elemental analiz yöntemleri uygulamışlardır, J-PARC’ta hızlandırıcı tarafından üretilen temel parçacıklar.

Asteroit Ryugu’dan gelen taşlara negatif müonlar kullanarak element analizi yöntemini uyguladılar ve element bileşimlerini tahribatsız bir şekilde belirlemeyi başardılar.

Araştırmacılar, Asteroid Ryugu örneklerinin element bileşimini analiz etmek için müon ışınlarını kullandılar.

Örneklerin Dünya atmosferi tarafından kirletilmesini önlemek için geliştirilen özel yapım deney düzeneği. İç kısım helyum gazı ile doldurulmuş ve oda arka plan gürültüsünü en aza indirmek için saf bakır ile kaplanmıştır. Kredi: Muon analiz ekibi

Bu önemliydi, çünkü güneş sistemindeki asteroitler, güneş sisteminin kendisinin oluşumunun başlangıcında inşa edilmiş olsaydı, o zamandaki ortalama element bileşimi ve dolayısıyla tüm güneş sistemi hakkında hala bilgi vermezlerdi.

Geçmişte Dünya’ya düşen meteorların analizleri yapıldı, ancak bu örneklerin Dünya atmosferi tarafından kirletilmiş olması muhtemel. Yani Hayabusa 2’ye kadar kimse bir asteroidin kimyasal bileşiminin ne olduğunu kesin olarak bilmiyordu.

Ancak araştırmacılar bir zorlukla karşı karşıya kaldı. Sınırlı sayıda numune ve onları incelemek isteyen çok sayıda başka araştırmacı nedeniyle, numunelerin diğer gruplara aktarılabilmesi için analizlerini onlara zarar vermeden çalıştırmanın bir yolunu bulmaları gerekiyordu.

Ekip, dünyanın en büyük yüksek enerjili parçacık hızlandırıcılarından biri olan J-PARC tarafından Japonya’nın Ibaraki bölgesindeki kimyasal elementleri tanımlamak için üretilen bir kuantum ışınını veya özellikle bir negatif müon ışınını çekmeyi içeren yeni bir yöntem geliştirdi. hassas numuneleri kırmadan

Araştırmacılar, Asteroid Ryugu örneklerinin element bileşimini analiz etmek için müon ışınlarını kullandılar.

Asteroit Ryugu numunesi ve CI kondrit Orgueil’in müonik x-ışını spektral karşılaştırması. Kredi: Muon analiz ekibi

Takahashi ve Nagasawa daha sonra muon karakteristik X-ışınını analiz etmek için X-ışını astronomisi ve parçacık fiziği deneylerinde istatistiksel analiz teknikleri uyguladılar.

Müonlar, evrendeki temel parçacıklardan biridir. Malzemelere X ışınlarından daha derine nüfuz etme yetenekleri onları malzeme analizinde ideal kılar. Işınlanmış numune tarafından negatif bir müon yakalandığında, bir müonik atom oluşur. Yeni müonik atomlardan yayılan müonik X-ışınları yüksek enerjiye sahiptir ve bu nedenle yüksek hassasiyetle tespit edilebilir. Bu yöntem, Ryugu örneklerini analiz etmek için kullanıldı.

Ama başka bir zorluk vardı. Örneklerin Dünya atmosferi tarafından kirlenmesini önlemek için, araştırmacıların örnekleri havadaki oksijen ve su ile temastan uzak tutmaları gerekiyordu. Bu nedenle, numuneyi bir helyum gazı odasında muhafaza eden bir deney düzeneği geliştirmek zorunda kaldılar. Numuneler analiz edilirken arka plan gürültüsünü en aza indirmek için odanın iç duvarları saf bakır ile kaplanmıştır.

Haziran 2021’de 0,1 gram Ryugu asteroidi J-PARC’a getirildi ve araştırmacılar bir enerji spektrumu üreten müon X-ışını analizini gerçekleştirdiler. İçinde yaşam, karbon, nitrojen ve oksijen üretmek için gerekli elementleri buldular, ancak numunenin genellikle katı maddeler için standart olarak adlandırılan karbonlu kondrit (CI kondrit) asteroitlerine benzer bir bileşime sahip olduğunu da buldular. güneş sisteminde. Bu, Ryugu taşlarının güneş sistemimizde oluşan en eski taşlardan bazıları olduğunu gösterdi.

Araştırmacılar, Asteroid Ryugu örneklerinin element bileşimini analiz etmek için müon ışınlarını kullandılar.

Asteroit Ryugu numunesinin elementel bileşiminin ve CI kondrit Orgueil’in karşılaştırılması (K. Lodders, The Astrophysical Journal, 591, 1220-1247, 2003). Oksijen röntgeni, Ryugu örneğinin silikona göre oksijen bolluğunun CI kondrite kıyasla daha az olduğunu gösteriyor. Kredi: Muon analiz ekibi

Bununla birlikte, bileşimde CI kondritlerine benzerken, Ryugu örneğinin silikona göre oksijen bolluğu, CI kondritinden yaklaşık yüzde 25 daha azdı. Araştırmacılar bunun, CI kondritlerindeki silikona göre aşırı oksijen bolluğunun, Dünya atmosferine girdikten sonra kontaminasyondan gelmiş olabileceğini gösterebileceğini söylüyorlar. Ryugu taşları, güneş sistemindeki madde için yeni bir standart belirleyebilir.


Güneş sistemimizden daha yaşlı olan Ryugu asteroitinden gelen toz taneleri


Daha fazla bilgi:
T. Nakamura, Karbonlu asteroit Ryugu’nun oluşumu ve evrimi: İade edilen numunelerden doğrudan kanıt, Bilim (2022). DOI: 10.1126/science.abn8671. www.science.org/doi/10.1126/science.abn8671

Kavli Evrenin Fizik ve Matematiği Enstitüsü tarafından sağlanmıştır.

Alıntı: Araştırmacılar, 22 Eylül 2022’de https://phys.org/news/2022-09-muons-elemental-composition-asteroid-ryugu’dan alınan Asteroid Ryugu örneklerinin (2022, 22 Eylül) temel bileşimini analiz etmek için müon demetleri kullanıyor. html

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.