Первую в России модель специальной камеры для ускорительного масс-спектрометра, которая поможет ученым заглянуть в геологию и историю нашей планеты на 10 миллионов лет назад, создали специалисты НГУ. По их словам, новое устройство позволит искать и считать редкие атомы в материалах различной природы. Разработка поможет НГУ стать мировым центром по проведению самого дорогого химического анализа минералов и археологических находок, сообщили в пресс-службе вуза.
На сегодняшний день химикам известно 114 химических элементов, своего рода «сортов» атомов. Внутри этих «сортов» атомы тоже могут различаться, прежде всего, по массе, которая зависит от числа не только положительно заряженных протонов, но и нейтронов в ядре. Атомы одного и того же элемента с разным количеством нейтронов называются изотопами и могут значительно отличаться друг от друга физическими свойствами, рассказали специалисты Новосибирского государственного университета (НГУ).
Например, углерод – основной элемент всех живых организмов на Земле, имеет 15 изотопов с массами от 8 до 22 атомных единиц массы, 11 из которых распадаются менее чем за секунду. Изотопы 12С и 13С стабильны, первый составляет около 98,8% всех атомов углерода, а второй – около 0,96%. Но для исследований возраста природных объектов более важен изотоп 14С, образующийся под действием космических лучей из атмосферного азота, который присутствует в атмосфере в следовых количествах и период полураспада которого составляет около пяти с половиной тысяч лет.
Живой организм может получать изотоп 14С только извне, при дыхании и потреблении растительной и животной пищи. После смерти обмен с биосферой у организма прекращается, а накопленные при жизни атомы 14С постепенно распадаются. Благодаря тому, что соотношение стабильного и радиоактивного углерода со временем меняется, по его значению можно установить возраст археологической находки или датировать захоронение. Такой метод называется радиоуглеродным анализом, пояснили в НГУ.
«Наибольшее распространение метод ускорительной масс-спектрометрии получил в радиоуглеродном датировании археологических объектов. Он позволяет ученым заглянуть до 75 тысяч лет назад. Еще интереснее определять концентрации другого изотопа космического происхождения — 10Be. Он значительно расширяет временной интервал датирования, доходя до 10 миллионов лет», — рассказал руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории космологии и физики элементарных частиц Физического факультета НГУ Андрей Соколов.
По его словам, разделение близких по массам изотопов возможно с использованием разницы их импульсов (произведения массы на скорость). Во время-проекционной камере кластеры ионизированных частиц с ядрами разных масс, вылетающие из источника по определенной траектории, отклоняются под воздействием внешнего магнитного и электрического поля. Затем ученые определяют местоположение кластеров однотипных атомов и подсчитывают количество атомов «в штуках».
