美国研究人员首次制备低温含镭放射性分子

美国加州理工学院研究团队首次找到一种在实验室中制备低温含镭放射性分子的方法，并利用激光对其进行精确制备和光谱研究。相关成果以“冷放射性分子的产生和光谱学”为题发表于《科学》杂志。

据介绍，镭由玛丽·居里于1898年发现，具有放射性、强反应性且自然含量极少，因此长期以来难以在实验室中用于分子制备和精密测量。此次研究的核心目标，是将微量镭转化为可用于桌面量子实验的冷分子，为探索物质与反物质不对称性提供新的实验探针。

研究团队认为，镭原子核呈“梨形”结构，这种不对称形状有助于放大可能与新粒子、新作用力有关的微弱信号。加州理工学院物理学教授尼克·胡茨勒表示，多数原子核形状更接近橙子或西瓜，而镭具有罕见的梨形原子核，并且可形成适合激光量子精密测量的分子。

在实验中，研究人员需要解决镭的安全处理、稳定保存、分子生成和低温检测等问题。由于镭具有放射性，实验只能使用极少量材料。团队尝试将镭嵌入可操控的粘稠物质中，最终发现以无糖甜味剂木糖醇制备的基质效果较好。研究人员将含镭材料涂覆在金箔上，置入约迷你冰箱大小的实验装置，并用氦气将腔室冷却至约零下450华氏度(约零下330摄氏度)。

随后，团队用激光照射镭原子，使其进入适合发生化学反应的状态，并通过另一组激光分析新生成分子的性质。研究人员表示，这些分子已经可以用于量子精密测量实验。

除镭分子研究外，胡茨勒团队还在另一项即将发表于《物理评论X》的工作中，提出了针对含镱重分子的“工程分子钟”测量方案，用于降低外部噪声和退相干对量子测量的影响。该方法目前用于寻找镱原子核中新粒子和新作用力的迹象，未来也将用于镭原子核相关研究。