Cuando se agrega energía al uranio bajo presión, crea una onda de choque, e incluso una pequeña muestra se vaporizará como una pequeña explosión. Al usar más pequeño, explosiones controladas, Los físicos pueden probar a microescala en un entorno de laboratorio seguro lo que antes solo se podía probar en experimentos más peligrosos con bombas.

"En nuestro caso, es el láser que deposita energía en un objetivo, pero obtienes la misma formación y evolución dependiente del tiempo del plasma de uranio, ", dijo el autor Patrick Skrodzki." Con estas explosiones a pequeña escala en el laboratorio, podemos entender una física similar ".

En un experimento reciente, Los científicos que trabajan con Skrodzki utilizaron un láser para eliminar el uranio atómico, robando sus electrones hasta que se ionizó y se convirtió en plasma, todo mientras se registran las reacciones químicas a medida que el plasma se enfría, especies oxidadas y formadas de uranio más complejo. Su trabajo coloca las especies de uranio y las vías de reacción entre ellas en un mapa de espacio y tiempo para descubrir cuántos nanosegundos tardan en formarse y en qué parte de la evolución del plasma.

En su papel lanzado esta semana en Física de Plasmas , los autores descubrieron que el uranio forma moléculas más complejas, como el monóxido de uranio, dióxido de uranio y otros, combinaciones más grandes, ya que se mezcla con diferentes porcentajes de oxígeno.

"Usamos emisión óptica y observamos estados excitados que se descomponen en estados fundamentales, pero eso es solo una pequeña fracción de la imagen, "Dijo Skrodzki.

Uranio, con sus 92 electrones y aproximadamente 1, 600 niveles de energía, puede producir un espectro complicado que es difícil de descifrar, incluso con espectroscopia de alta resolución. En el papel, los autores se centraron en una transición energética en el plasma. Examinaron de cerca la morfología de la pluma de plasma, interacciones de colisión con diversas concentraciones de oxígeno, y otros factores, como el confinamiento de la pluma y las velocidades de las partículas, para crear una imagen detallada de la evolución de las especies desde el uranio atómico hasta los óxidos de uranio más complejos.

Los datos resultantes tienen implicaciones para las tecnologías que utilizan láseres para sondear materiales y detallar su composición elemental. como el sistema de espectroscopia láser del rover Mars Curiosity. También se puede utilizar para un dispositivo portátil para verificar el cumplimiento de un tratado nuclear mediante pruebas de evidencia de producción de uranio enriquecido.

"Todavía queda mucho trabajo por hacer en este tema, ", Dijo Skrodzki." Es una cuestión científica, porque nadie sabe nada sobre la emisión óptica en la región visible de esos óxidos superiores. Queremos intentar proporcionar datos para llenar esos vacíos ".