Даследаванне выканана пры падтрымцы гранта Расійскага навуковага фонду (РНФ) і апублікавана ў часопісе The Journal of Chemical Thermodynamics. Сучасная фізіка на працягу некалькі дзесяцігоддзяў спрабуе высветліць прыроду адной з самых парадаксальных субатомных часціц - нейтрына.
Упершыню часціца была заўважаная ў пачатку ХХ стагоддзя, калі пры назіранні за рэакцыяй бэта-распаду (у выніку высвобождаются электрон або пазітронна) навукоўцы выявілі, што колькасць энергіі да праходжання рэакцыі і пасля не супадае, гэта значыць не выконваецца закон яе захавання. Тады швейцарскі фізік Вольфгант Паўлі выказаў здагадку, што існуюць некаторыя няўлоўныя часціцы, якія выносяць з сабой частка энергіі.
Эксперыментальна гэтая гіпотэза пацвердзілася толькі праз 23 гады. Першапачаткова гэтыя часціцы хацелі назваць нейтронах, так як яны электрычнаму нейтральныя, але гэты тэрмін ужо быў заняты. Часціцы атрымалі назву «нейтрына» - з італьянскага «нейтрончик». Далейшае вывучэнне нейтрына сучаснымі навукоўцамі можа дапамагчы зразумець прыроду матэрыі, больш падрабязна вывучыць зорныя выбухі і структуру Сусвету. Даследнікі лічаць, што ў Сусвеце колькасць матэрыі пераважае над колькасцю антыматэрыі, і нейтрына дапаможа растлумачыць прычыну гэтага дысбалансу.
Монакрышталі вольфрамата літыя, часткова замешчаныя малібдэнам, з якіх будуць вырабляцца болометры для вывучэння працэсаў пругкага кагерэнтнага рассейвання нейтрына / © ИНХ СА РАН
Ідуць заўзятыя спрэчкі аб тым, у якую групу часціц ўваходзяць нейтрына. Калі лічыць, што яны знаходзяцца ў групе майорановских часціц, гэта значыць з'яўляюцца антычасцінка саміх сябе, то ў навукоўцаў з'яўляецца магчымасць назіраць за рэдкім відам бэта-распаду - падвойным бэта-распадам без нейтрына. У гэтым выпадку два нейтрона могуць прайсці бэта-распад разам, так што нейтрына, выпусканае адным нейтронаў, неадкладна паглынаецца іншым нейтрона. Падобныя бэта-распаду яшчэ не назіраліся, таму сучасныя навукоўцы займаюцца распрацоўкай прыбораў для адсочвання такіх з'яў.
Для назірання за бэта-распад прымяняюцца болометры (прыборы для вымярэння энергіі выпраменьвання), вырабленыя з высакачыстых крышталяў, выпускалы святло пры паглынанні выпраменьвання. Адным з перспектыўных матэрыялаў для стварэння болометров з'яўляюцца монакрышталі молибдатов першай і другой груп табліцы Мендзялеева, у прыватнасці молибдат літыя (Li2MoO4).
Акрамя таго, молибдаты і вольфраматы шчолачных і шчолачназямельныя металаў выкарыстоўваюцца для вывучэння пругкага кагерэнтнага рассейвання нейтрына на ядрах, якое дазваляе атрымаць інфармацыю аб фарміраванні Сусвету і эвалюцыі зорак, а таксама пра структуру ядра і можа выкарыстоўвацца для маніторынгу ядзерных рэактараў. Молибдаты-вольфраматы літыя ўтрымліваюць цяжкія элементы (малібдэн і вальфрам), за кошт чаго павялічваецца перасек (верагоднасць ўзаемадзеяння) працэсу пругкага кагерэнтнага рассейвання нейтрына.
Навукоўцы Інстытута неарганічнай хіміі імя А. В. Нікалаева СА РАН (ИНХ; Новасібірск) распрацавалі методыку вырошчвання новых монакрышталяў вольфрамата літыя з невялікім замяшчэннем вальфраму малібдэнам і вывучылі іх тэрмадынамічныя ўласцівасці. Монакрышталі вырашчаны з выкарыстаннем низкоградиентного метаду Чохральского, пры якім рост адбываецца пры нізкіх градыентах тэмператур (менш аднаго градуса).
На аснове атрыманых фізіка-хімічных заканамернасцяў аўтары працы намецілі напрамкі, у якіх трэба палепшыць функцыянальныя ўласцівасці крышталяў. Да прыкладу, у ходзе даследаванняў былі выяўленыя сувязі паміж энергіяй кратаў вывучаемых монакрышталяў і даўжынёй люмінесцэнцыі, што дазваляе ў далейшым прадказаць напрамкі змены люмінесцэнтных уласцівасцяў і вырасціць новыя перспектыўныя монакрышталі. Гэта можна зрабіць за кошт дадання іншых элементаў да вольфраматам-молибдатам літыя.
«Выкарыстоўваючы гэтыя монакрышталі, можна будзе праводзіць эксперыменты з кілаграмамі монакрышталяў, а не з тонамі. Як ужо адзначалася, двайны безнейтринный бэта-распад яшчэ не назіраўся, і прырода пругкага кагерэнтнага рассейвання нейтрына атамнымі ядрамі таксама недастаткова вывучана.
Таму перад материаловедами усяго свету стаіць задача ствараць усё больш і больш высакачыстых матэрыялаў і дэталёва вывучаць іх функцыянальныя ўласцівасці », - распавядае Ната Мацкевіч, доктар хімічных навук, кіраўнік праекта па гранце РНФ, вядучы навуковы супрацоўнік лабараторыі тэрмадынамікі неарганічных матэрыялаў Інстытута неарганічнай хіміі імя А. В. Нікалаева СА РАН.
Крыніца: Naked Science