Физики теоретически обосновали возможность исследования микроскопических частиц на основе отдачи при радиоактивном распаде. Этот метод позволит улучшить методы ядерной криминалистики, которая занимается изучением состава и географического происхождения радиоактивных веществ. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review A.

Физики придумали множество способов слежения и определения параметров радиоактивных распадов — процессов испускания атомным ядром гамма-излучения и либо альфа-частицы, либо электрона. Однако в последнее время все больше становится ясна опасность незаконного оборота ядерных материалов и радиоактивных веществ, пресечением которого занимается ядерная криминалистика. Специалисты этой дисциплины изучают содержание радиоактивных элементов в крупицах вещества, для чего существующих методов зачастую оказывается недостаточно.

В новой работе сотрудники Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) предложили новый способ определения изотопного состава ядерных материалов на основе измерения отдачи от распада. Согласно их теоретическим расчетам, если удерживать в оптическом пинцете небольшую крупицу вещества размером не более микрометра, то при распаде излучение не претерпит рассеяния внутри тела, а полностью выйдет из него. По закону сохранения импульса, сама крупица при этом начнет двигаться в противоположную сторону из-за отдачи.

Авторы показывают, что в случае нахождения охлажденной до одного милликельвина частицы в оптической ловушке из лазерных лучей отдача от распада приведет к началу колебаний в потенциале ловушки. Амплитуда этих колебаний будет напрямую связана с кинетической энергией испущенного излучения, которая зависит от конкретного типа распада и изотопа. Сопоставив данные об энергии и темпе распада, можно будет получить информацию о точном составе тела, что позволит выяснить, обогащали ли вещество в нем и каково его происхождение.