Quando a energia é adicionada ao urânio sob pressão, cria uma onda de choque, e mesmo uma pequena amostra será vaporizada como uma pequena explosão. Usando menor, explosões controladas, os físicos podem testar em microescala em um ambiente de laboratório seguro o que anteriormente só poderia ser testado em grandes, experimentos mais perigosos com bombas.

"No nosso caso, é o laser depositando energia em um alvo, mas você obtém a mesma formação e evolução dependente do tempo do plasma de urânio, "disse o autor Patrick Skrodzki." Com essas explosões em pequena escala no laboratório, podemos entender física semelhante. "

Em um experimento recente, cientistas que trabalham com Skrodzki usaram um laser para remover urânio atômico, roubando seus elétrons até que se ionizasse e se transformasse em plasma, tudo isso enquanto registra as reações químicas conforme o plasma resfria, oxidou e formou espécies de urânio mais complexo. Seu trabalho coloca as espécies de urânio e as vias de reação entre elas em um mapa de espaço e tempo para descobrir quantos nanossegundos elas levam para se formar e em que parte da evolução do plasma.

Em seu jornal, lançado esta semana em Física dos Plasmas , os autores descobriram que o urânio forma moléculas mais complexas, como o monóxido de urânio, dióxido de urânio e outros, combinações maiores, uma vez que se mistura com diferentes porcentagens de oxigênio.

"Usamos emissão óptica e observamos estados excitados decaindo em estados fundamentais, mas isso é apenas uma pequena fração da imagem, "Skrodzki disse.

Urânio, com seus 92 elétrons e aproximadamente 1, 600 níveis de energia, pode produzir um espectro complicado que é difícil de decifrar, mesmo com espectroscopia de alta resolução. No papel, os autores se concentraram em uma transição de energia no plasma. Eles examinaram de perto a morfologia da pluma de plasma, interações colisionais com várias concentrações de oxigênio, e outros fatores, como confinamento de plumas e velocidades de partículas, para criar uma imagem detalhada da evolução das espécies de urânio atômico para óxidos de urânio mais complexos.

Os dados resultantes têm implicações para tecnologias que usam lasers para sondar materiais e detalhar sua composição elementar, como o sistema de espectroscopia de laser no rover Mars Curiosity. Ele também pode ser usado como um dispositivo portátil para verificar o cumprimento do tratado nuclear por meio de testes para evidências de produção de urânio enriquecido.

"Ainda há muito trabalho a fazer neste tópico, "Skrodzki disse." É uma questão científica, porque ninguém sabe nada sobre a emissão óptica na região visível desses óxidos superiores. Queremos tentar fornecer dados para preencher essas lacunas. "