บาคาร่าเว็บตรง โฟตอน BEC หัวใจของการทดลอง: ช่องแสงที่ใช้สร้างก๊าซโฟตอน Julian Schmitt และเพื่อนร่วมงานที่ University of Bonnในประเทศเยอรมนีสร้างก๊าซโฟตอนที่มีการบีบอัดได้แทบไม่มีที่สิ้นสุด การทดลองครั้งแรกทำได้สำเร็จในช่องแสงออปติคัลที่มีโครงสร้างนาโนและเติมด้วยสีย้อม ซึ่งทีมงานได้สร้างโฟตอนทั้งมวลในสถานะควอนตัมเสื่อมโทรม
การทดลองของพวกเขาดูเหมือนจะยืนยัน
การทำนายที่แปลกประหลาดของทฤษฎีควอนตัมและอาจนำไปสู่การพัฒนาเซ็นเซอร์ที่สามารถวัดแรงขนาดเล็กได้ สำหรับก๊าซที่คุ้นเคย เช่น อากาศ แรงดันของแก๊สจะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาตรลดลง ซึ่งเป็นวิธีการทำงานของปั๊มจักรยานแบบใช้มือ ซึ่งหมายความว่าการอัดแก๊สจะยากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อปริมาตรของแก๊สลดลง อย่างไรก็ตาม สถานการณ์มีความซับซ้อนมากขึ้นในก๊าซควอนตัม เมื่อความหนาแน่นสูงขึ้นเพียงพอ ฟังก์ชันคลื่นที่อธิบายตำแหน่งที่เป็นไปได้ของแต่ละอะตอมจะเริ่มซ้อนทับกัน เมื่อถึงจุดนี้ ก๊าซจะเข้าสู่ระบอบการเสื่อมของควอนตัม และมันสำคัญมากไม่ว่าอะตอมจะมีการหมุนเป็นจำนวนเต็มหรือครึ่งจำนวนเต็ม
อะตอมที่มีการหมุนเป็นจำนวนเต็ม (โบซอน) สามารถครอบครองสถานะควอนตัมเดียวกันกับเพื่อนบ้านและที่อุณหภูมิต่ำอะตอมส่วนใหญ่จะอยู่ในสถานะพลังงานต่ำสุดของระบบ สิ่งนี้สร้างสถานะที่ชัดเจนของสสารที่เรียกว่าคอนเดนเสทของ Bose–Einstein (BEC) ซึ่งเป็นสถานะควอนตัมมหภาคที่ขยายทั่วทั้งระบบ หนึ่งในคุณสมบัติพิเศษมากมายของ BEC คือมีการคาดคะเนว่ามีการอัดขนาดใหญ่อย่างไม่จำกัด
กระจายสม่ำเสมอ โฟตอนยังเป็นโบซอน และในการทดลอง ทีมของชมิตต์ได้สร้าง BEC จากก๊าซโฟตอน 2 มิติที่บรรจุอยู่ภายในช่องแสงขนาดเล็ก เพื่อหลีกเลี่ยงความผันผวนของความร้อนในก๊าซ ซึ่งจะป้องกันไม่ให้โฟตอนคงอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกัน
ทีมงานจึงเติมโมเลกุลของสีย้อมลงในโพรง
โฟตอนเหล่านี้ดูดซับโฟตอนแล้วปล่อยออกมาที่อุณหภูมิสม่ำเสมอประมาณ 300 เคโดยใช้เทคนิคโครงสร้างนาโนเฉพาะเพื่อสร้างโพรง ทีมงานยังมั่นใจได้ว่าโฟตอนมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอภายในนั้น
ทีมงานใช้แรงอัดเล็กน้อยกับแก๊สโดยการเอียงกระจกโพรงข้างหนึ่ง ที่ความหนาแน่นต่ำ ทีมงานสังเกตว่าโฟตอนมีพฤติกรรมเหมือนก๊าซแบบคลาสสิก บีบอัดได้ยากขึ้นเมื่อโฟตอนใหม่ถูกเพิ่มเข้าไปในระบบ (การเพิ่มโฟตอนมีผลเช่นเดียวกับการลดปริมาตร) เมื่อก๊าซเข้าสู่ระบอบการเสื่อมสภาพของควอนตัม ก็จะต้านทานแรงอัดได้น้อยมาก นี่ก็เป็นนัยว่าก๊าซนั้นแทบจะอัดได้ไม่สิ้นสุด ด้วยเหตุนี้ ทีมงานของ Schmitt จึงหวังว่าการติดตั้งโพรงขนาดเล็กจะเป็นวิธีการวัดแรงขนาดเล็ก
เนื่องจากเครื่องเร่งอิเล็กตรอน SMART ยังอยู่ระหว่างการพัฒนา นักวิจัยจำเป็นต้องผ่านขั้นตอนสำคัญในการออกแบบที่สำคัญหลายประการ หนึ่งในนั้นคือการแสดงให้เห็นว่า เป้าหมาย 100 Mo ของพวกเขาสามารถทนต่อการฉายรังสีที่รุนแรงเป็นเวลานาน การทดสอบดำเนินการในระดับ 1:1000 เมื่อเทียบกับขนาดที่ตั้งใจไว้สำหรับ การผลิต 99 Mo โดยใช้ เครื่องเร่งอิเล็กตรอนตัวนำยิ่งยวด
รู้สึกร้อน ในระหว่างการทดสอบ ทีมงานได้เปิดเผยเป้าหมายโมลิบดีนัมขนาดมิลลิเมตรกับลำแสงอิเล็กตรอน 30 กิโลวัตต์ที่มีความเข้มข้นสูงเป็นเวลา 115 ชั่วโมงติดต่อกัน ซึ่งเป็นเวลาที่จำเป็นสำหรับการผลิตไอโซโทป อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการเปิดรับแสงที่รุนแรงเช่นนี้คือเป้าหมายจะระเหยภายในมิลลิวินาทีหากไม่เย็นลงอย่างเหมาะสม
ด้วยอุณหภูมิที่อยู่ระหว่าง 200 ถึง 600 °C การใช้น้ำหล่อเย็น
จึงไม่ใช่ทางเลือก ก๊าซก็ไม่สามารถขจัดความร้อนได้เร็วพอ นักวิจัยหันมาใช้โลหะเหลวแทน ข้อดีของโลหะเหลวคือความจุความร้อนและการนำความร้อนจำเพาะสูง ซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพในการขจัดความร้อนสูง
ทีมงานเลือกใช้โซเดียมเหลวเป็นสารหล่อเย็นเนื่องจากมีการใช้งานแล้วในการใช้งานนิวเคลียร์อื่นๆ แม้ว่าจะนำมาซึ่งความท้าทายในตัวเองก็ตาม โซเดียมทำปฏิกิริยารุนแรงกับอากาศและน้ำ และสามารถละลายโลหะอื่นๆ ได้ นอกจากนี้ยังแข็งตัวที่อุณหภูมิห้อง และหากชิ้นส่วนที่สำคัญบางอย่างในระบบทำงานผิดพลาด มันจะเย็นลงและอุดตันท่อ ซึ่งเป็นอันตรายต่อกระบวนการทั้งหมด อย่างไรก็ตาม การทดสอบแสดงให้เห็นว่าโซเดียมเหลวเป็นสารหล่อเย็นที่มีประสิทธิภาพสำหรับงานนี้ เป้าหมายรอดชีวิตจากการแผ่รังสีรุนแรงห้าวันติดต่อกัน ปฏิกิริยาฟิวชันที่ทำลายสถิติสามารถเปลี่ยนการผลิตไอโซโทปทางการแพทย์ได้
ตามที่หัวหน้าวิศวกรBas Vetจาก Demcon ความท้าทายนำมารวมกันหลายสาขาวิชา: “โซเดียมเหลวไม่เพียงมีความท้าทายอย่างมากในการทำงานด้วย แต่ยังใช้ในสภาวะที่รุนแรงที่สุดแห่งหนึ่งที่เราเคยผลิตได้บนโลก” เขาชี้ให้เห็นว่าความหนาแน่นของพลังงานที่สะสมอยู่ในเป้าหมายนั้นสูงกว่าระดับที่ผลิตในแกนสุริยะถึงเก้าคำสั่ง และเสริมว่าสภาพแวดล้อมการแผ่รังสีนั้นเทียบได้กับสภาพแวดล้อมที่ได้รับจากผนังถังปฏิกรณ์ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มากกว่า 10 ปี – แต่ส่งมอบใน แค่ห้าวัน
แม้ว่าการทดสอบจะเสร็จสิ้นโดยมีเป้าหมายที่ลดขนาดลง แต่การทดลองก็บรรลุความหนาแน่นของกำลังตามที่ตั้งใจไว้ ขั้นตอนต่อไปจะเกี่ยวข้องกับการปรับขนาดจนถึงสัดส่วนอุตสาหกรรมขั้นสุดท้าย โครงการ SMART ได้กำหนดการออกแบบของโรงงานขั้นสุดท้าย รวมถึงข้อมูลเฉพาะสำหรับเป้าหมาย สภาพแวดล้อม และการทำความเย็น ตลอดจนระบบที่ประมวลผลเป้าหมายที่ฉายรังสี สมาคมระหว่างประเทศหวังว่าภายในปี 2571 จะมีโรงงานผลิตไอโซโทปรังสีสำหรับโรงพยาบาลทั่วโลก
ที่แหล่งกำเนิดแสงของแคนาดา (CLS) ในเมืองซัสคาทูนนวัตกรรมไอโซโทปของแคนาดาได้ใช้ลำอิเล็กตรอนเพื่อผลิตไอโซโทปรังสีทางการแพทย์แล้ว ย้อนกลับไปในปี 2008 นักวิทยาศาสตร์ที่National Research Council Canadaได้สาธิตการผลิต99 Mo จาก100 Mo เป้าหมายโดยใช้เครื่องเร่งเชิงเส้นอิเล็กตรอน รวมถึงการสกัด99m Tc วิธีการของพวกเขาใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงเพื่อผลิตรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานสูง จากนั้นโจมตีเป้าหมายที่มีความเข้มข้น100 Mo เคาะนิวตรอนออกจากอะตอมเป้าหมายบางส่วนเพื่อสร้าง99โม การวิจัยนี้นำไปสู่การจัดตั้งไซต์ก่อนการค้าที่ CLS เมื่อสิบปีก่อน และในปี 2014 นวัตกรรมไอโซโทปของแคนาดาได้ผลิต Mo-99 เชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรก บาคาร่าเว็บตรง
