Atom Trap Trace Analysis of Calcium Isotopes

Het zoeken naar een calcium-41 atoom is als het zoeken naar een speld die verborgen kan zijn in niet één hooiberg, maar wel duizend hooibergen. In zijn promotieonderzoek werkte Steven Hoekstra aan een methode waarmee die speld toch binnen afzienbare tijd opgespoord kan worden. Calcium-41, kortweg 41Ca, is een zogenaamd sporenelement. Het kunnen detecteren ervan kan om uiteenlopende redenen nuttig zijn, bijvoorbeeld in biomedisch onderzoek aan botontkalking. Maar het zou ook een manier kunnen zijn om oude botten te dateren, vergelijkbaar met de bekende koolstofdateringsmethode. De experimentele methode waaraan Hoekstra werkte heet Atom Trap Trace Analysis (ATTA) en is gebaseerd op de interactie tussen atomen en laserlicht. Met behulp van dit laserlicht worden de verschillende calciumisotopen gescheiden en uiteindelijk gevangen in een ‘magneto-optische val’. Die bestaat uit een combinatie van zes laserbundels met een magnetisch veld. In de val kunnen we de verschillende calciumisotopen met grote gevoeligheid detecteren. Zelfs is het gelukt het uiterst zwakke signaal van één enkel atoom te meten. De huidige stand van zaken is dat de opstelling voldoende gevoelig voor de genoemde biomedische toepassing. Hiervoor kunnen monsters worden gebruikt die verrijkt zijn met extra 41Ca. Uit berekeningen van Hoekstra blijkt dat door het gebruik van extra laser-vermogen de efficiëntie van de opstelling nog verhoogd kan worden. Dat zou de opstelling ook voor de andere genoemde toepassing, radiocalciumdatering, geschikt maken.