الفيزياء ابتكار اسلوب جديد لاكتشاف الماء الثقيل

Posted on: Tuesday June 13, 2006.موقع : الثلاثاء 13 حزيران 2006.

The Ultra-High-Q silica microtoroid is coupled to the fiber taper waveguide.المغاليه ذات سيادة السيليكا ميكروتورويد تقترن الليف الدليل الموجي تتناقص. After being immersed in either H2O or D2O, a cover slip is placed on top.بعد إما غارقه في الشراكه او d2o والانزلاق هو وضع غطاء على رأسه. The inset is an optical micrograph of an UHQ microtoroid immersed in water.الشكل هو بصري ميكروغراف فوهك ميكروتورويد غارقه في المياه.

Image courtesy: Prof. K. J. Vahala, Caltech.صورة المجامله : البروفيسور ك ج فاهالا ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.

Scientists at the California Institute of Technology have created a new method of detecting heavy water that is 30 times more sensitive than any other existing method.علماء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا قد أوجد طريقة جديدة لاكتشاف الماء الثقيل الذي هو 30 مرات اكثر حساسيه من أي طريقة أخرى قائمة. The detection method could be helpful in the fight against international nuclear proliferation.اكتشاف طريقة يمكن ان يكون مفيدا في مكافحة الانتشار النووى الدولى.

In the June 15 issue of the journal Optics Letters, Caltech doctoral student Andrea Armani and her professor Kerry Vahala report that a special type of tiny optical device can be configured to detect heavy water.في 15 ايلول / سبتمبر من مجلة البصريات الرسائل طالب دكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وقالت اندريا ارماني الاستاذ كيري فاهالا التقرير انه من نوع خاص جدا البصريه يمكن أن تشكل أداة لاكتشاف الماء الثقيل. Called an optical microresonator, the device is shaped something like a mushroom and was originally designed three years ago to store light for future opto-electronic applications.الى بصرى ، ميكروريسوناتور الاداه هي شكل ما يشبه الفطر وصممت ثلاث سنوات على تخزين ضوء المستقبل الفضاءيه التطبيقات الالكترونيه. With a diameter smaller than that of a human hair, the microresonator is made of silica and is coupled with a tunable laser.يبلغ قطرها اصغر من ذلك من شعرة انسان ، في ميكروريسوناتور هي التي من السيليكا ويقترن الليزر يمكن تقسيمه وتضبيطه.

The technique works because of the difference between the molecular composition of heavy water and regular water.اسلوب العمل بسبب الاختلاف بين تكوين جزيئات الماء الثقيل والماء العادي. An H2O molecule has two atoms of hydrogen that each are built of a single proton and a single electron.فعملت جزيءه اثنان من ذرات الهيدروجين التي تقوم كل واحدة من بروتون واحد والكترون. A D2O molecule, by contrast, has two atoms of a hydrogen isotope known as deuterium, which differs in that each atom has a single neutron in addition to a proton and an electron.اي d2o جزيءه ، على العكس من ذلك ، فهما من ذرات الهيدروجين النظائر المعروفة الديوتريوم ، وهو يختلف في ذلك كل ذرة لها احد النيوترونات بالاضافة الى البروتون والإلكترون. This makes a heavy-water molecule significantly more massive than a regular water molecule.هذا يجعل جزيءه الماء الثقيل اكثر هائل من جزيء الماء العادي.

'Heavy water isn't a misnomer,' says Armani, who is finishing up her doctorate in applied physics and will soon begin a two-year postdoctoral appointment at Caltech.'الماء الثقيل ليست تسمية خاطءه ، يقول ارماني' حتى الانتهاء من الدكتوراه في الفيزياء التطبيقيه وستبدأ قريبا لمدة سنتين بعد مرحلة التعيين في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. Armani says that heavy water looks just like regular water to the naked eye, but an ice cube made of the stuff will sink if placed in regular water because of its added density.ارماني تقول ان الماء الثقيل تبدو مثل الماء العادي يرى بالعين المجرده ، لكن الثلج الذي مكعب من المادة ستغرق اذا وضع في الماء العادي بسبب كثافه المضافه. This difference in masses, in fact, is what makes the detection of heavy water possible in Armani and Vahala's new technique.هذا الاختلاف في الجماهير ، في الحقيقة ، ما يجعل اكتشاف الماء الثقيل يمكن ارماني وفاهالا في اسلوب جديد. When the microresonator is placed in heavy water, the difference in optical absorption results in a change in the 'Q factor,' which is a number used to measure how efficiently an optical resonator stores light.ميكروريسوناتور عندما توضع فى الماء الثقيل ، الفرق البصريه في استيعاب النتائج في تغيير '*' عامل وهو عدد لقياس مدى فعالية فرنان مخازن البصريه الضوء. If a higher Q factor is detected than one would see for normal water, then more heavy water is present than the typical one-in-6,400 water molecules that exists normally in nature.اذا هل هو اعلى من الكشف عن امله العاديه المياه ثم الماء الثقيل اكثر من هذا هو المعتاد في ثلث ،400 6 جزيئات الماء التي توجد عادة في الطبيعة.

The technique is so sensitive that one heavy-water molecule in 10,000 can be detected, Armani says.التقنيه هي من الحساسيه بحيث ثقيلة في جزيء الماء 10،000 يمكن اكتشافه ، يقول ارماني. Furthermore, the Q factor changes steadily as the heavy-water concentrations are varied.علاوة على ذلك ، لكن العامل التغييرات بثبات عن الماء الثقيل تجمعات متنوعة.

The results are good news for those who worry about the escalation of nuclear weapons, because heavy water is typically found wherever someone is trying to control a nuclear chain reaction.النتائج هي الاخبار الساره لمن القلق ازاء تصاعد الاسلحة النووية لأن الماء الثقيل عادة حيثما وجد شخص يحاول السيطرة النووى سلسلة من ردود الفعل. As a nuclear moderator, heavy water can be used to control the way neutrons bounce around in fissionable material, thereby making it possible for a fission reactor to be built.فالنووية ، مدير الماء الثقيل يمكن استخدامها لمراقبة الطريق النيوترونات في تنطط حول المواد الانشطاريه مما سمح للانشطار الى بناء المفاعل.

The ongoing concern with heavy water is exemplified by the fact that Armani and Vahala have received funding for their new technique from the Defense Advanced Research Projects Agency, or DARPA.استمرار القلق الماء الثقيل يتمثل في حقيقة ان ارماني وفاهالا تمويلا لاسلوب جديد من الدفاع كالة مشاريع البحوث المتقدمه ، او داربا. The federal agency provides grants to university research that has potential applications for U.S. national defense.الوكالة الاتحادية على منح البحوث الجامعيه التي التطبيقات المحتملة للدفاع القومى الامريكى.

'This technique is 30 times better than the best competing detection technique, and we haven't yet tried to reduce noise sources,' says Armani.'هذا الاسلوب 30 مرات افضل من الافضل تنافس تقنيه كشف ونحن لم تحاول الحد من الضجيج وتقول مصادر 'ارماني. 'We think even greater sensitivities are possible.'ونعتقد ، بل هي اكثر حساسيه. '