Mineral, Işınımlanma Hasarını Kendi Kendine İyileştirir
Fotoğraf : Bir ksenotim kristali üzerinde tablo şeklindeki monazit. Aşağı Avusturya, Senftenberg yakınlarındaki Königsalm.
Bazı mineraller radyoaktif kendi kendine radyasyonlanmaya maruz kalır ve özelliklerinde uzun vadeli değişiklikler yaşar. Mineral monazit, içinde deliklerin açıldığı Camembert peyniri gibi davranır: mevcut radyasyon hasarı kendi kendine iyileşir. Viyana Üniversitesi Mineraloji ve Kristalografi Enstitüsü’nden Lutz Nasdala liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, monazitin kendi kendini iyileştirmesinin nedenlerini ortaya çıkaran bir iyon-ışınımlanma çalışması yürüttü. Sonuçlar Scientific Reports’ta yayınlandı .
Doğada, kristal yapılarında uranyum ve toryum içeren pek çok mineral vardır. Bu, jeolojik dönemler boyunca kristali yok edebilen ve camsı bir forma dönüştürebilen radyoaktif kendi kendine ışınımlanmaya neden olur. Daha 1893’te, Norveçli mineralog ve jeolog bu camsı durumu tanımlamak için “metamict” terimini ortaya koydu.
Kendi kendine ışınımlanan mineraller şu anda uluslararası araştırmanın odak noktasındadır. Bunun nedeni, yapısal radyasyon hasarının minerallerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini etkileyebilmesidir. Minerallerin ve kayaların yaşını belirlemenin en önemli tekniklerinden biri uranyumun radyoaktif bozunmasına dayandığından, bu özellik değişikliklerinin nedenlerini anlamak yer bilimi için çok önemlidir. Malzeme bilimlerinde radyoaktif mineraller, radyoaktif atığın hareketsizleştirilmesi için kullanılan ev seramiklerinin analoglarıdır.
Monazite Kendini İyileştirir
Neden bazı minerallerin (zirkon, ZrSiO4 gibi ) doğada genellikle ışınımlanma ile vitrifiye edilmiş durumda bulunduğu, diğer türlerin (monazit, CePO4 gibi ) – daha da yüksek kendi kendine ışınımlanmaya rağmen – asla metamict olmadıkları anlaşılamamıştır, daha ziyade, her zaman orta derecede radyasyondan zarar görmüş bir durumda gözlenirler. Bu, monazit yapısının yetersiz kararlılığı ile açıklanır ve bu da jeolojik zaman periyotları boyunca hasar biriktirememe ile sonuçlanır. Lutz Nasdala, bunu peynirle karşılaştırarak büyük ölçüde basitleştirerek açıklıyor: “Sert (‘sabit’) bir Emmentaler peynirine bir kurşun kalem kullanarak bir delik açmak kolayca mümkündür, oysa yumuşak bir Camembert peynirinde benzer şekilde oluşturulmuş delikler anında ‘iyileşir’.”
Helyum İyonları Radyasyon Hasarı Yaratır ve İyileştirir
Monazitin kısmi kendi kendine iyileşmesinin sadece bu mineralin düşük termal kararlılığından kaynaklanmadığı , aynı zamanda doğal alfa parçacıklarının (yani bir ‘alfa bozunması olayında’ kararsız bir öz tarafından yayılan enerji açısından zengin helyum çekirdekleri) etkisiyle de ilişkili olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, ikincisi, kristalin monazitin alfa ışınımlanma hasarına eğilimli olduğu gözlemine açıkça zıttı.
Yeni çalışmada araştırma ekibi, ışınımlanma deneyleri yaparak kendi kendini iyileştirmenin nedenlerini çözebildi. Milyonlarca elektron volt enerjili helyum iyonları (doğal alfa parçacıklarının analogları) kristalin monazitte yapısal hasar oluşturur. Bunun tersine, aynı helyum iyonları , radyasyondan zarar görmüş monazitin yapısal iyileşmesine neden olur. Dolayısıyla, kristalin monazit, Emmentaler peynirine karşılık gelirken, radyasyondan zarar görmüş monazit, Camembert peyniri olur.
Mineral özelliklerinin yapısal durumdaki küçük değişikliklere bu kadar güçlü bağımlılığı daha önce hiç tarif edilmemiştir. Yer bilimleri araştırmasının bir sonucu, sentetik (yani radyasyondan zarar görmemiş) monazit ile yapılan deneylerin, Dünya’nın iç kısmındaki bu (her zaman orta derecede radyasyondan zarar görmüş) mineralin davranışı ile ille de alakalı olmayan sonuçlar vermesidir.
Kaynak: phys.org
