M I T O C W | R a d i a t i o n U t i l i z i n g T e c h n o l o g y
T h e f o l l o w i n g c o n t e n t i s p r o v i d e d u n d e r a C r e a t i v e C o m m o n s l i c e n s e . Y o u r s u p p o r t w i l l h e l p M I T O p e n C o u r s e W a r e c o n t i n u e t o o f f e r h i g h q u a l i t y e d u c a t i o n a l r e s o u r c e s f o r f r e e . T o m a k e a d o n a t i o n o r t o v i e w a d d i t i o n a l m a t e r i a l s f r o m h u n d r e d s o f M I T c o u r s e s , v i s i t M I T O p e n C o u r s e W a r e a t o c w . m i t . e d u .
M I C H A E L S H O R T : I w a n t e d t o g i v e y o u g u y s a s u r v e y o f r a d i a t i o n u t i l i z i n g t e c h n o l o g y a n d t e l l y o u a l i t t l e b i t a b o u t t h e w a y t h i s d e p a r t m e n t h a s c h a n g e d t h e w a y i t t e a c h e s . I t u s e d t o b e i n o u r d e p a r t m e n t a n d p r o b a b l y e v e r y w h e r e e l s e a r o u n d t h e c o u n t r y t h a t f i r s t w e t e a c h y o u t h e t h e o r y o f h o w t h i n g s g o d o w n a n d u n d e r s t a n d t h e m , a n d t h e n w e c a n t e a c h y o u t h e c o n t e x t i n w h i c h t h e y ' r e p l a c e d . T h i s r e s u l t e d i n a r a t h e r b o r i n g c u r r i c u l u m , i n m y o p i n i o n , h a v i n g b e e n o n e o f t h e o n e s t h a t w e n t t h r o u g h t h i s a c t u a l c u r r i c u l u m . S o f o r t h o s e w h o d o n ' t k n o w , I w a s a n u n d e r g r a d i n t h i s d e p a r t m e n t . A n d w h i l e I l e a r n e d a l o t o f g r e a t t h i n g s f r o m f o l k s , I a l s o k e p t s o m e m e n t a l n o t e s o n w h a t I w o u l d d o d i f f e r e n t l y , a n d n o w ' s t h e c h a n c e t o d o t h i s .
S o i n s t e a d , w e ' v e a d o p t e d a c o n t e x t f i r s t t h e o r y s e c o n d a p p r o a c h , w h i c h m e a n s w e t e l l y o u w h e r e w e ' r e g o i n g t o s h o w y o u w h y s h o u l d y o u p a y a t t e n t i o n t o t h e r e s t o f t h e s e m e s t e r . T h e n w e f i l l o u t t h e r e s t o f t h e t h e o r y a n d f i l l i n t h e g a p s a n d t h e n r e v i s i t t h e c o n t e x t t o s h o w y o u w h a t y o u ' v e l e a r n e d a n d h o w y o u c a n u n d e r s t a n d i t . T h a t ' s w h y t o d a y i s g o i n g t o b e a r a t h e r l i g h t c l a s s . S o d o n ' t t a k e a n y n o t e s , j u s t l i s t e n , e n j o y , a s k q u e s t i o n s . A n d I ' m g o i n g t o s h o w y o u s o m e o f t h e a p p l i c a t i o n s w h e r e w e u s e r a d i a t i o n a n d t h e p r i n c i p l e s o f N S E a n d t e c h n o l o g y t o d a y .
A n d f o r r e c i t a t i o n t o d a y s i n c e w e h a v e n ' t g o n e o v e r a n y t e c h n i c a l m a t e r i a l , w e ' r e g o i n g t o b e h e a d i n g t o m y l a b t o d e m o n s t r a t e o n e o f t h e s e t h i n g s , a s p u t t e r c o d e r w h i c h i s a c o n t r o l l e d s y s t e m f o r r a d i a t i o n d a m a g e w h i c h a p p l i e s o n e m a t e r i a l t o t h e o t h e r v i a t h e p r o c e s s o f s p u t t e r i n g o r a c t u a l n u c l e a r o r i o n i c c o l l i s i o n s t h a t b l a s t m a t e r i a l , i n t h i s c a s e , g o l d , o n t o w h a t e v e r y o u w a n t t o c o a t , w h i c h i n t h i s c a s e i s a p i l e o f p o c k e t c h a n g e . S o w e ' r e g o i n g t o m a k e s o m e g o l d c h a n g e t o d a y .
S o t h e m o t i v a t i o n t o d a y i s r e a l l y t o g e t o v e r t w o q u e s t i o n s i s h o w c a n r a d i a t i o n b e u s e d f o r b e n e f i t a n d w h a t i s t h e p h y s i c s b e h i n d h o w i t c a n b e u s e d ? I ' l l b e u s i n g a z i r c a l o y f u e l r o d , t h e s a m e k i n d s t h a t y o u ' d s e e i n a n u c l e a r r e a c t o r a s t h e p o i n t e r b e c a u s e I ' m n o t a f a n o f l a s e r s . A n d t h i s i s a c t u a l l y i n c r e d i b l y l i g h t . I c a n h o l d i t o u t a t t h e e n d , n o t m u c h v i s i b l e s h a k i n g a n d I w a n t e d y o u g u y s t o s e e a n d f e e l a n d t r y a n d b e n d w h a t z i r c a l o y a c t u a l l y i s l i k e . T h a t ' s a p i e c e
t h e s a m e d i a m e t e r a n d d i m e n s i o n s a n d s t u f f t h a t y o u w o u l d s e e i n a n u c l e a r r e a c t o r .
S o g i v e i t a s l i g h t b e n d . I f y o u t r y r e a l l y h a r d , y o u c a n b e n d i t . B u t n o t i c e h o w l i g h t i t i s . N o t i c e h o w s t r o n g i t i s . I t ' s a b o u t m i d w a y i n d e n s i t y b e t w e e n s t a i n l e s s s t e e l a n d a l u m i n u m , b u t i t ' s a h e l l o f a l o t s t r o n g e r t h a n a l u m i n u m . I t a l s o h a s t h e a d d e d b e n e f i t t h a t i t b a s i c a l l y d o e s n ' t a b s o r b n e u t r o n s . T h e r e a l r e a s o n w e u s e z i r c a l o y s , z i r c o n i u m a l l o y s a n d r e a c t o r s i s t h a t t h e y h a v e v e r y l o w i n t e r a c t i o n p r o b a b i l i t i e s o r c r o s s - s e c t i o n s . A n d f o r t h o s e w h o d o n ' t k n o w w h a t t h o s e a r e , i n a c o u p l e o f w e e k s w e ' l l b e d e f i n i n g w h a t a c r o s s - s e c t i o n i s .
T h i s s t u f f ' s p r e t t y c o o l . A l s o w h a t m a k e s t h i s n u c l e a r g r a d e z i r c a l o y a n d n o t j u s t r e g u l a r z i r c o n i u m i s t h a t t h e r e ' s n o h a f n i u m i n i t . H a f n i u m i s c h e m i c a l l y v e r y s i m i l a r t o z i r c o n i u m , i t a l s o h a p p e n s t o b e o n e o f t h e h i g h e s t c r o s s - s e c t i o n e l e m e n t s t h a t t h e r e i s . S o y o u h i d e t h e s t u f f t h a t y o u n e e d t o b e n e u t r o n i c a l l y t r a n s p a r e n t i n r e a c t o r s . I t h a p p e n s t o b e f o u n d i n t h e g r o u n d w i t h t h e l a s t t h i n g y o u ' d w a n t i n y o u r f u e l c l a d d i n g . I n f a c t , y o u c a n u s e h a f n i u m a s a c o n t r o l r o d o r c o n t r o l b l a d e .
S o t h e d i f f e r e n c e i n c h e m i s t r y a n d i n c o s t b e t w e e n n u c l e a r z i r c o n i u m w h a t y o u ' v e g o t t h e r e , a n d r e g u l a r z i r c o n i u m i s t h e h a f n i u m h a s b e e n t a k e n o u t b y s o m e v e r y p a i n f u l c h e m i c a l s e p a r a t i o n . U s u a l l y y o u ' d f i n d a b o u t 3 % o r 4 % h a f n i u m . S o t h e r e ' s a l l s o r t s o f t e c h n o l o g i e s t h a t w e u s e , t h e p r i n c i p l e s o f n u c l e a r s c i e n c e a n d e n g i n e e r i n g . I ' m j u s t g o i n g t o s a y N S E f r o m n o w o n .
Y o u ' r e a l l p r o b a b l y p r e t t y f a m i l i a r w i t h p o w e r a n d m a y b e f a m i l i a r w i t h s o m e o f t h e s e o t h e r o n e s . L i k e m e d i c a l i s o t o p e s a r e t h e b a c k b o n e o f a l o t o f i m a g i n g t e c h n i q u e s t o f i n d a n d t r e a t d i f f e r e n t m a l a d i e s . S p a c e i s b a s i c a l l y a g i a n t m a e l s t r o m o f r a d i a t i o n s o y o u c a n b o t h u s e i t a n d h a v e t o s h i e l d f r o m i t . W e ' l l g o o v e r s o m e o f t h e c r a z i e r w a y s o f s h i e l d i n g f r o m s p a c e r a d i a t i o n , a c t u a l l y t o d a y .
S e m i c o n d u c t o r s . T h e w a y t h a t t h e M I T r e a c t o r m a d e a b o u t 6 0 % o f i t s o p e r a t i n g b u d g e t u n t i l r e c e n t l y w a s b y i r r a d i a t i n g c r y s t a l s o f s i l i c o n s i n g l e , c r y s t a l b o o l s o r i n g o t s o f s i l i c o n , t o m a k e w h a t ' s c a l l e d a n n t y p e s e m i c o n d u c t o r , v i a t h e f o l l o w i n g r e a c t i o n i f I c a n f i n d a n e r a s e r . I ' m g o i n g t o u s e t h e s h o r t h a n d t h a t w e t a l k e d a b o u t l a s t t i m e . N o r m a l l y y o u w o u l d t a k e s i l i c o n a n d y o u a d d a n e u t r o n a n d y o u e n d u p f o r m i n g p h o s p h o r u s .
I ' v e n o t m e m o r i z e d t h e m a s s e s o f t h e i s o t o p e , b u t i n t h e e n d t h i s i s a c t u a l l y a n e u t r o n c a p t u r e r e a c t i o n , a n d t h e n a r e s u l t i n g d e c a y , w h i c h p r o d u c e s p h o s p h o r u s , w h i c h i s w h a t ' s a l s o k n o w n a s a n n t y p e d o p a n t . I t ' s a s o r t o f e x t r a n e g a t i v e - - w h a t i s i t ? - - a n e g a t i v e c h a r g e t y p e d o p a n t
t h a t c h a n g e s t h e c o n d u c t i v i t y o f t h e s e m i c o n d u c t o r .
T h e r e ' s l o t s o f d i f f e r e n t w a y s o f d o p i n g s e m i c o n d u c t o r s . O n e o f t h e b e s t a n d m o s t u n i f o r m i s t o s t i c k t h i n g s i n t h e r e a c t o r . S o b a c k w h e n s i l i c o n i n g o t s w e r e s m a l l e r , l i k e 4 o r 6 i n c h e s i n d i a m e t e r , t h e r e w a s a c o n s t a n t t r a i n o f t h e s e t h i n g s t r a v e l i n g t h r o u g h t h e r e a c t o r g e t t i n g i r r a d i a t e d a n d b e i n g s o l d a n d t h e n c u t u p i n t o w a f e r s t o m a k e d e v i c e s . A n d i t u s e d t o b e s t u d e n t s o r E u r o p e j o b s t o l o a d a n d u n l o a d t h o s e t h i n g s f r o m t h e r e a c t o r .
N o w , i t ' s n o t t h a t d a n g e r o u s . A s l o n g a s y o u u s e t h e r i g h t h a n d l i n g p r o c e d u r e s , l i k e p u t t h e m o n a c a r t , p u l l t h e c a r t a t a r m ' s l e n g t h a n d p u s h l i k e t h a t , y o u r d o s e i s v e r y l o w . A n d t h a t ' s b e c a u s e f o r a g i v e n p o i n t s o u r c e e m i t t e r , t h e d o s e y o u r e c e i v e d r o p s o f f a s 1 o v e r r o r t h e d i s t a n c e s q u a r e d , w h i c h m e a n s t h a t y o u r a r m ' s l e n g t h , l e t ' s s a y y o u r a r m i s a b o u t a m e t e r , y o u c a n d r o p t h e d o s e b y q u i t e a b i t c o m p a r e d t o w h a t ' s c a l l e d t h e c o n t a c t d o s e .
W e l l , t h i s p o o r f o o l h e l d t h e s i l i c o n i n g o t s u p t o t h e i r c h e s t s l i k e t h a t . T h e y w e r e O K . T h e y g o t a b o u t 1 0 m o n t h s o f t h e i r y e a r l y a l l o w a b l e r a d i a t i o n d o s e t h a t w o n ' t i n d u c e a n y a d d i t i o n a l r i s k o f c a n c e r . B u t t o e n s u r e t h a t t h e y w o u l d n o t e x c e e d t h a t a l l o w a b l e d o s e , t h e y b e c a m e t h e a d m i n i s t r a t i v e a s s i s t a n t f o r t h e r e a c t o r f o r t h e n e x t 1 0 m o n t h s . S o t h e i r j o b a t t h e r e a c t o r w a s t o a n s w e r t h e p h o n e , w h i c h i s n o t a r a d i o a c t i v e a c t i v i t y , i n c l u d i n g a t t h e r e a c t o r .
F i r s t n u c l e a r p o w e r . T h e r e a s o n w h y I k n o w a n u m b e r o f y o u g u y s a r e h e r e i s p r e t t y s i m p l e . I t ' s j u s t a h o t b u c k e t o f w a t e r . T h e w a y w e m a k e t h a t b u c k e t o f w a t e r h o t i s b y p u t t i n g u r a n i u m o r o t h e r f u e l i n t o t h e s e r o d s a s s e m b l i n g a l o t o f t h e m i n a s m a l l s p a c e w h e r e t h e y t h e n h e a t u p b y p r o d u c i n g n u c l e a r f i s s i o n , c a p t u r i n g t h e r e s u l t a n t k i n e t i c e n e r g y o f t h e f i s s i o n p r o d u c t s a n d n e u t r o n s a n d e v e r y t h i n g e l s e t h a t c o m e s o u t a n d u s i n g i t t o e i t h e r h e a t u p o r b o i l w a t e r , t h a t ' s t h e n j u s t d r i v e n t h r o u g h a h e a t e x c h a n g e r a n d a t u r b i n e . S o a s i d e f r o m e v e r y t h i n g o n t h i s s i d e , i t l o o k s b a s i c a l l y l i k e a n y o t h e r w a t e r c o o l e d p o w e r p l a n t . T h e d i f f e r e n c e i s t h i n g s g e t t o a s t y i n a r a d i o a c t i v e s e n s e , b u t a l s o p r e t t y w e l l u n d e r c o n t r o l .
A n d w h a t ' s i n s i d e a r e a c t o r - - i f y o u s a y t h i s i s t h e d i a g r a m o f a t y p i c a l P r e s s u r i z e d W a t e r R e a c t o r o r P W R w h e r e t h e w a t e r i s p r e s s u r i z e d e n o u g h s o a s t o s t o p b o i l i n g f r o m o c c u r r i n g , k e e p i n g t h e w a t e r l i q u i d w h i c h h a s a n u m b e r o f s a f e t y i m p l i c a t i o n s , y o u ' v e g o t t h e c o r e o f t h e r e a c t o r r i g h t h e r e - - a n d t h e s e t h i n g s r i g h t h e r e a r e c a l l e d s t e a m g e n e r a t o r s . I t ' s n o t h i n g m o r e t h a n a h e a t e x c h a n g e r t h a t g e n e r a t e s s t e a m . - - a n d t h e s t e a m g e n e r a t e d i n h e r e g o e s o f f s o m e w h e r e e l s e a n d d r i v e s t h e t u r b i n e . I f y o u l o o k i n s i d e t h i s r e a c t o r y o u ' l l n o t i c e a l o t o f d i f f e r e n t f u e l a s s e m b l i e s o r f u e l r o d s , i n c l u d i n g t h i n g s l i k e c o n t r o l r o d s o r s h u t d o w n r o d s , r o d s
m a d e o f n e u t r o n a b s o r b e r s l i k e h a f n i u m t h a t w e t a l k e d a b o u t , o r g a d o l i n i u m o r b o r o n 4 c a r b i d e o r a n y o t h e r m a t e r i a l w i t h a h i g h c a p t u r e c r o s s - s e c t i o n , m e a n i n g a h i g h p r o b a b i l i t y f o r c a p t u r i n g a n e u t r o n r a t h e r t h a n l e t t i n g i t g o f r o m o n e f u e l e l e m e n t t o a n o t h e r t o p r o d u c e m o r e f i s s i o n , t o p r o d u c e m o r e h e a t . T h a t ' s e f f e c t i v e l y h o w a r e a c t o r w o r k s .
S o w e w e n t o v e r a l i t t l e b i t a b o u t t h e f u e l . T h e f i s s i o n a n d t h e e n e r g e t i c s i s k i n d o f c o o l . S o l e t ' s s a y y o u s t a r t o f f w i t h u r a n i u m , p r o b a b l y t h e f i s s i l e i s o t o p e 2 3 5 , a n d y o u s e n d i n o n e n e u t r o n - - t h i n k i t ' s 9 2 . D o n ' t q u o t e m e o n t h a t t h o u g h . - - a n d i n s t e a d o f u n d e r g o i n g s o m e s o r t o f a c a p t u r e r e a c t i o n o r s o m e t h i n g e l s e , i t c a n s p l i t i n t o w h a t w e c a l l d i f f e r e n t f i s s i o n p r o d u c t s . A n d p l u s , a n y w h e r e b e t w e e n t w o o r t h r e e n e u t r o n s t h e u s u a l l y a c c e p t e d n u m b e r i s a n a v e r a g e o f a b o u t 2 . 4 4 n e u t r o n s p l u s g a m m a r a y s , p l u s a n t i n e u t r i n o s , p l u s o t h e r e n e r g y a n d s o m e o c c a s i o n a l o t h e r s t u f f .
T h e m a i n p o i n t h e r e i s t h e s e f i s s i o n p r o d u c t s - - i f l e t ' s s a y y o u h a d a u r a n i u m n u c l e u s a n d i t w e r e t o s p l i t i n h a l f , f i s s i o n p r o d u c t s g o i n o t h e r d i r e c t i o n s , t h e y c a r r y w i t h t h e m q u i t e a l o t o f k i n e t i c e n e r g y . A n d w h a t w e ' l l b e d o i n g a l o t i n t h e s e c o n d h a l f o f t h i s c o u r s e i s w a t c h i n g t o s e e h o w d o t h e s e h i g h l y e n e r g e t i c n u c l e i o r a t o m s - - w h e n t h e y s l a m i n t o o t h e r a t o m s , h o w q u i c k l y d o t h e y l o s e e n e r g y ? H o w f a r d o t h e y t e n d t o g o ? T h e s e f i s s i o n p r o d u c t s t e n d t o s t o p i n t h e f u e l .
T h e i r r a n g e i s g o i n g t o b e o n t h e o r d e r o f n a n o m e t e r s . I d o n ' t e v e n t h i n k i t r e a c h e s m i c r o n s . B u t t h e n e u t r o n s h o w e v e r , a s w e s a w f r o m l o o k i n g a t C h a d w i c k ' s p a p e r , t h e y c a n g o p r e t t y f a r , u s u a l l y o n t h e o r d e r o f a r o u n d 1 0 c e n t i m e t e r s i n a r e a c t o r b e f o r e t h e y g o d o s o m e t h i n g e l s e . S o i t m i g h t m a k e i t a f e w f u e l r o d s o v e r , a n d c h a n c e s a r e g e t c a p t u r e d b y a n o t h e r u r a n i u m n u c l e u s m a k i n g m o r e f i s s i o n , m o r e n e u t r o n s , a n d s o m e o t h e r f u n s t u f f l i k e g a m m a r a y s a n d n e u t r i n o s .
A n y o n e n o t k n o w w h a t a n e u t r i n o i s ? S o a n e u t r i n o i s a v e r y , v e r y l o w m a s s b u t n o t m a s s l e s s a s w a s f o u n d I t h i n k l i k e l a s t y e a r ; a l m o s t s p e e d o f l i g h t p a r t i c l e t h a t ' s r e l e a s e d a s p a r t o f r a d i o a c t i v e d e c a y . T h e y b a s i c a l l y d o n ' t i n t e r a c t w i t h m a t t e r , b u t o n c e i n a w h i l e t h e y d o . W h a t t h a t m e a n s i s t h a t t h e y t r a v e l s t r a i g h t t h r o u g h e v e r y t h i n g . I t ' s b e e n e s t i m a t e d t h a t t r i l l i o n s o f n e u t r i n o s f r o m s p a c e a r e p a s s i n g t h r o u g h u s p e r s e c o n d a n d o n a v e r a g e y o u w o n ' t g e t a s i n g l e i n t e r a c t i o n d u r i n g a d a y .
I n f a c t , t o d e t e c t n e u t r i n o s t h e y ' v e h a d t o f i l l o l d h o l l o w e d o u t s a l t m i n e s w i t h w a t e r a n d f i l l t h e m w i t h p h o t o t u b e s i n t h e h o p e s o f c a t c h i n g t w o o r t h r e e a d a y . W h a t t h a t m e a n s i s i f
s o m e o n e t u r n s o n a r e a c t o r s o m e w h e r e a n y w h e r e i n t h e w o r l d , i t ' s r e l e a s i n g t o n s a n d t o n s o f n e u t r i n o s a n d i f a l l o f a s u d d e n y o u s t a r t t o s e e t w o o r t h r e e c o m i n g f r o m t h e s a m e p l a c e , t h a t ' s a r a r e e v e n t . T h a t ' s s o m e t h i n g w i t h s o m e s t a t i s t i c a l s i g n i f i c a n c e . A n d t h e r e ' s b e e n p r o j e c t s i n o u r d e p a r t m e n t u s i n g n e u t r i n o d e t e c t o r s t o t r y a n d d e t e c t w h e r e r e a c t o r s a r e t u r n i n g o n a n y w h e r e i n t h e w o r l d .
S o w e ' v e b e e n a b l e t o s e n s e t h a t t h e M I T r e a c t o r i s n e x t d o o r f r o m t h e b u i l d i n g n e x t d o o r . I d o n ' t k n o w h o w w e l l t h i s i s g o i n g t o w o r k w h e n y o u g e t t o f a r t h e r d i s t a n c e s . B u t t h e p h y s i c s i s p r e t t y m u c h t h e r e .
I t ' s a n e n g i n e e r i n g p r o b l e m t o f i g u r e o u t , w e l l , h o w d o y o u d e t e c t e n o u g h n e u t r i n o s t o g e t a s t a t i s t i c a l l y s i g n i f i c a n t s i g n a l ? T h a t , f a r a s I k n o w , h a s n o t b e e n s o l v e d . H o p e f u l l y , b y t h i s t i m e n e x t y e a r i t w i l l .
T h e r e ' s a l s o c o n t r o l r o d s - - r o d s f i l l e d w i t h a b s o r b e r s , l i k e I m e n t i o n e d b e f o r e . I f y o u w a n t t o s t o p t h i s n u c l e a r r e a c t i o n , y o u s e n d i n s o m e t h i n g l i k e h a f n i u m o r g a d o l i n i u m o r b o r o n . S o l e t ' s s a y , B o r o n - 1 1 , l i k e C h a d w i c k k n e w , w o u l d b e a b l e t o c a p t u r e a n e u t r o n . A n d t h e n i t w o u l d t u r n i n t o - - w h a t ' s t h e n e x t o n e o v e r ? W e l l , s o r r y . T h a t ' s a o n e a n d a z e r o . T h a t ' s a f i v e . T h a t s h o u l d t u r n i n t o c a r b o n - 1 2 . A n d t h e n y o u ' v e c a p t u r e d t h e n e u t r o n i n s t e a d o f l e t t i n g i t g e t i n t o m o r e u r a n i u m a n d c a u s e a d d i t i o n a l f i s s i o n s .
S o w h e n s o m e t h i n g ' s g o i n g w r o n g , o r y o u w a n t t o c o n t r o l t h e p o w e r l e v e l i n t h e r e a c t o r , y o u i n s e r t c o n t r o l r o d s . T h e y s o a k u p t h e n e u t r o n s , a n d m a k e t h e r e a c t o r g o s u b c r i t i c a l . A n d w e ' l l g o o v e r w h a t a l l t h e s e w o r d s m e a n i n d u e t i m e - - v a r i o u s p o i n t s i n t h e c o u r s e .
T h e r e ' s a l s o c o o l a n t a n d w h a t ' s c a l l e d m o d e r a t i o n . D o e s a n y o n e k n o w w h a t I m e a n b y m o d e r a t i o n o f n e u t r o n s ? Y e a h ? W h a t d o y o u m e a n ?
A U D I E N C E : I t t h e r m a l i z e s t h e m .
M I C H A E L S H O R T : I t t h e r m a l i z e s t h e m . A n d i n o t h e r w o r d s , i t s l o w s t h e m d o w n . B e c a u s e t h e p r o b a b i l i t y t h a t e a c h u r a n i u m n u c l e u s c a n c a p t u r e a n e u t r o n d e p e n d s o n t h e e n e r g y o f t h e n e u t r o n .
T h e c r o s s s e c t i o n s f o r i n t e r a c t i o n , w h i c h w e g i v e t h e s y m b o l s i g m a f o r t h e m i c r o s c o p i c o r s o r t o f m a s s i n d e p e n d e n t c r o s s s e c t i o n , t h e y ' r e f u n c t i o n s o f e n e r g y . T h e y ' r e e x t r e m e l y s t r o n g f u n c t i o n s o f e n e r g y , o v e r t h e e n e r g y r a n g e s w e ' r e i n t e r e s t e d i n . B e c a u s e w e ' r e i n t e r e s t e d i n
a n e x t r e m e l y l a r g e e n e r g y r a n g e .
T h e s e n e u t r o n s t e n d t o b e b o r n a t a r o u n d 1 t o 1 0 M e V , o r M e g a e l e c t r o n V o l t s . A n d b y t h e t i m e t h e y t h e r m a l i z e , l i k e y o u s a i d , o r r e a c h r o u g h l y r o o m t e m p e r a t u r e , k i n e t i c e n e r g y i s o f a b o u t 2 , 2 0 0 m e t e r s p e r s e c o n d , t h e y c a n b e - - w h a t i s i t - - a 4 0 t h o r 0 . 0 2 5 e V , f r a c t i o n o f a n e l e c t r o n v o l t .
S o w e ' r e i n t e r e s t e d i n n i n e o r d e r s o f m a g n i t u d e o f e n e r g y . A n d t h e c r o s s s e c t i o n s v a r y w i l d l y o v e r t h e s e n i n e o r d e r s o f m a g n i t u d e . A n d I ' l l s h o w y o u w h a t s o m e o f t h e s e l o o k l i k e p r e t t y s o o n .
A n d i n t h i s c a s e , i n t h e c a s e o f l i g h t w a t e r r e a c t o r s , l i k e t h e P W R w e s a w , t h e c o o l a n t a n d t h e m o d e r a t o r a r e b a s i c a l l y t h e s a m e t h i n g . Y o u g u y s r e m e m b e r h o w w h e n C h a d w i c k p u t t h e p a r a f f i n i n f r o n t o f t h e n e u t r o n s o u r c e , h e s t a r t e d t o s e e m o r e i o n i z a t i o n s . T h a t ' s b e c a u s e t h e p a r a f f i n i s a g r e a t s o u r c e o f h y d r o g e n . S o i s w a t e r .
W a t e r i s a n i d e a l c o o l a n t b e c a u s e i t t a k e s a l o t o f e n e r g y t o h e a t i t u p , a n d a l o t t o b o i l i t . S o y o u c a n s t o r e a l o t o f e n e r g y w i t h l e s s o f a t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e i n w a t e r . A n d i t ' s f u l l o f h y d r o g e n . A n d k i n e m a t i c a l l y , i t ' s e a s i e r f o r s o m e t h i n g t h e s i z e o f a n e u t r o n a n d t h e m a s s o f a n e u t r o n t o s l o w a n e u t r o n d o w n .
B e c a u s e a n e u t r o n h i t t i n g a p r o t o n c a n t r a n s f e r u p t o a l l o f i t s e n e r g y b a l l i s t i c a l l y . T h e n t h a t p r o t o n w o n ' t m o v e v e r y f a r b e c a u s e i t ' s a l s o g o t c h a r g e o n i t . I f a n e u t r o n h i t s s o m e t h i n g h e a v i e r , l i k e s t a i n l e s s s t e e l o r o t h e r s t u f f i n t h e r e a c t o r , i t c a n n o t , b y c o n s e r v a t i o n o f e n e r g y a n d m o m e n t u m , t r a n s f e r a l l o f i t s e n e r g y . T h a t f r a c t i o n i s a c t u a l l y p r e t t y s m a l l . S o y o u ' l l s e e . W e ' l l a c t u a l l y c a l c u l a t e w h a t t h a t f r a c t i o n i s . B u t i t d r o p s o f f p r e t t y p r e c i p i t o u s l y a s y o u s t a r t t o g e t h e a v i e r t h a n h y d r o g e n .
A n d f i n a l l y , t h e r e ' s r e f l e c t i o n a n d s h i e l d i n g . W e ' l l g e t i n t o s h i e l d i n g i n t e r m s o f h o w m u c h s t u f f a n d h o w m u c h m a t t e r d o e s i t t a k e t o s t o p r a d i a t i o n f r o m g e t t i n g t h r o u g h . I n s o m e c a s e s , y o u c a n s t o p i t a l l .
I n s o m e c a s e s , l i k e g a m m a s , y o u t e c h n i c a l l y n e v e r c a n . Y o u ' l l j u s t g e t w h a t ' s c a l l e d a t t e n u a t i o n o r c o n t i n u o u s r e m o v a l o f g a m m a r a y s . B u t c h a n c e s a r e , y o u c a n ' t r e m o v e e v e r y s i n g l e p h o t o n f r o m g e t t i n g o u t . I t ' s o n l y a m a t t e r o f h o w m u c h d o y o u n e e d i t t o g e t d o w n t o .
A n d t h e r e ' s a n e a t a s i d e . W h o h e r e h a s l o o k e d d o w n i n t o a n u c l e a r r e a c t o r b e f o r e ? T h r e e o f y o u . W o w . F o u r . O K . W h a t d i d y o u s e e ?
A U D I E N C E : N o t t h a t m u c h .
M I C H A E L S H O R T : N o t t h a t m u c h . T h i s i s a p a r t i c u l a r l y p o w e r f u l r e a c t o r k n o w n a s t h e A d v a n c e d T e s t R e a c t o r , o r A T R , a t t h e I d a h o N a t i o n a l L a b o r a t o r y . Y o u w o n ' t s e e a n y o t h e r s t h a t l o o k l i k e t h i s . O n e , b e c a u s e t h e s e c r a z y - s h a p e d f u e l e l e m e n t s a r e n o t t h a t e a s y t o m a k e .
T h i s i s a t e s t o r a r e s e a r c h r e a c t o r w h e r e t h i n g s g e t i r r a d i a t e d . I t ' s a b o u t 1 2 5 m e g a w a t t s . A n d t h e b l u e l i g h t b e i n g p r o d u c e d i s c a l l e d C h e r e n k o v r a d i a t i o n . I t ' s f r o m e l e c t r o n s a n d t h i n g s m o v i n g , o r b e t a p a r t i c l e s , e l e c t r o n s , m o v i n g f a s t e r t h a n t h e s p e e d o f l i g h t i n w a t e r .
N o w , a s y o u k n o w , y o u c a n ' t e x c e e d t h e s p e e d o f l i g h t i n a v a c u u m . B u t t h i n g s c a n m o v e t h r o u g h o t h e r m e d i a f a s t e r t h a n t h e s p e e d o f l i g h t i n t h a t m e d i u m , e f f e c t i v e l y p r o d u c i n g o p t i c a l s h o c k w a v e s g i v e n o f f a s l i t t l e b l u e c o n e s o f l i g h t f o r e a c h p a r t i c l e . S o w h e n f o l k s s a y , o h , a m I g o i n g t o g o g r e e n w h e n I g e t n e a r r a d i a t i o n ? Y o u c a n s a y , n o , y o u ' l l g l o w b l u e . T h e y ' v e j u s t g o t t h e w r o n g c o l o r o n a l l t h e T V s h o w s .
A n d t h e n o n t o f u s i o n e n e r g y . S i n c e m o s t o f u s t e n d t o t a l k a b o u t f i s s i o n a l o t o f t h e t i m e , b u t h o w m a n y o f y o u h e r e a r e i n t e r e s t e d i n g o i n g i n t o f u s i o n ? U s u a l l y , i t ' s a t l e a s t h a l f t h e c l a s s . A n d s o I f i g u r e d t h i s u s e d t o b e a f a i r l y f i s s i o n - c e n t r i c t e a c h i n g s t y l e i n t h e d e p a r t m e n t .
A n d I t h i n k f u s i o n d e s e r v e s e q u a l t i m e . B e c a u s e a b o u t a n e q u a l n u m b e r o f y o u w a n t t o g o i n t o f u s i o n t o m a k e i t a r e a l i t y . T h e s e r e a c t o r s a r e l a i d o u t f a i r l y d i f f e r e n t l y .
W h a t t h e y ' l l b e i s a b i g , h o l l o w v a c u u m c h a m b e r t h a t ' s s h a p e d l i k e a d o n u t o r a t o r u s , a n d l o t s o f m a g n e t s t o c o n f i n e a p l a s m a o r s o r t o f a c h a r g e d m e s s o f s e p a r a t e d i o n s a n d e l e c t r o n s t h a t w h i r l s a r o u n d i n m i l l i o n s o f m e t e r s p e r s e c o n d .
O n c e i n a w h i l e , t h e s e i o n s a n d e l e c t r o n s , o r e s p e c i a l l y t h e s e n u c l e i , w i l l c o l l i d e w i t h e a c h o t h e r a n d u n d e r g o a f u s i o n r e a c t i o n , o r o n e o f a f e w f u s i o n r e a c t i o n s t h a t I ' v e w r i t t e n u p h e r e f o r y o u . S o i n t h i s c a s e , t h e r e ' s n o e l e m e n t s w i t h a s y m b o l d o r t . W e ' r e j u s t u s i n g t h o s e t o r e f e r t o d e u t e r i u m o r t r i t i u m a s a v i s u a l a i d .
B u t y o u s h o u l d k n o w t h a t t h e y ' r e d e u t e r i u m a n d t r i t i u m f r o m t h e i r a t o m i c n u m b e r s . O n e , w h i c h m e a n s i t ' s a n i s o t o p e o f h y d r o g e n . A n d t h e i r m a s s n u m b e r s , t w o a n d t h r e e , w h i c h i s n o t t h e m a s s n u m b e r f o r n o r m a l h y d r o g e n .
A n d i n t h i s c a s e , w h e n y o u f u s e d e u t e r i u m a n d t r i t i u m , y o u c a n p r o d u c e h e l i u m a n d a n o t h e r
n e u t r o n . A n d s o t h e n t h o s e n e u t r o n s c a n b e u s e d t o h i t l i t h i u m , w h i c h t h e y ' l l u s u a l l y h a v e i n w h a t ' s c a l l e d a b r e e d e r b l a n k e t a r o u n d t h e o u t s i d e , w h i c h r e l e a s e s m o r e t r i t i u m .
S o f u s i o n r e a c t o r s a c t u a l l y c a n p r o d u c e t h e i r o w n f u e l . T h e t r i c k i s t h e y ' r e r a d i o a c t i v e g a s e s , s o c o n t a i n i n g t h e m c a n b e k i n d o f t r i c k y . Y o u a l s o n e e d a w a y t o g e t t h e h e l i u m o u t o f t h e r e a c t o r .
B u t w e h a v e o n e o f t h e s e o n c a m p u s . W e h a v e o n e o f t h e o n l y t h r e e i n t h e c o u n t r y . I t ' s c a l l e d t h e A l c a t o r C - M o d . H a v e a n y o f y o u g u y s s e e n a t o u r o f t h i s p l a c e y e t ? A l m o s t a l l o f y o u . S o f o r e v e r w h o h a s n ' t , d o i t t h i s y e a r . B e c a u s e t h i s m a y b e t h e l a s t y e a r o f A l c a t o r C - M o d ' s o p e r a t i o n .
T h a t ' s n o t t o s a y t h e r e w o n ' t b e t h e n e x t f u s i o n d e v i c e o n c a m p u s , b u t t h e r e ' s o n e h e r e r i g h t n o w . A n d i t m i g h t b e a w h i l e b e f o r e t h e n e x t o n e ' s b u i l t . S o i f y o u h a v e n ' t s e e n i t y e t , g o a n d s e e i t t h i s s e m e s t e r , d e f i n i t e l y .
T h e r e a s o n w h y f i s s i o n a n d f u s i o n w o r k f r o m a n e n e r g e t i c s t a n d p o i n t , i s i f w e l o o k a t t h e b i n d i n g e n e r g y p e r n u c l e o n - - r e m e m b e r , l a s t t i m e w e m e n t i o n e d t h e b i n d i n g e n e r g y i s t h e d i f f e r e n c e i n e n e r g y . I f y o u w e r e t o t a k e , l e t ' s s a y , a p r o t o n a n d a n e u t r o n f r o m i n f i n i t e l y f a r a w a y , a n d b r i n g t h e m t o g e t h e r t o c r e a t e a n u c l e u s o f d e u t e r i u m - - w e ' l l c a l l t h i s D - - t h e s e t w o , t h e e n e r g y o f t h e p r o t o n p l u s t h e e n e r g y o f t h e n e u t r o n , t h e r e s t m a s s e n e r g i e s , r a t h e r , w o u l d b e g r e a t e r t h a n t h e e n e r g y o f j u s t d e u t e r i u m . A n d t h a t l i t t l e b i t o f m a s s t h a t ' s c h a n g e d i s c o n v e r t e d i n t o e n e r g y . A n d t h i s i s w h a t ' s k n o w n a s t h e b i n d i n g e n e r g y .
I f w e l o o k a t t h e b i n d i n g e n e r g y p e r n u c l e o n o r p e r p r o t o n o r n e u t r o n , w e c a n g e t a r e l a t i v e r a n k i n g o f h o w t i g h t l y b o u n d e a c h n u c l e u s i s . S o f o r t h e l i g h t i s o t o p e s , s m a s h i n g t h e m t o g e t h e r s h o u l d l i b e r a t e e x c e s s b i n d i n g e n e r g y - - o r s o r r y , e x c e s s e n e r g y - - b e c a u s e y o u ' l l g a i n b a c k s o m e o f t h a t e n e r g y b y t h e c o n v e r s i o n o f m a s s t o e n e r g y .
S a m e t h i n g o v e r o n t h i s s i d e , j u s t n o t a s e x t r e m e o f a g r a d i e n t . I f y o u w e r e t o s p l i t a p a r t h e a v y n u c l e i , l i k e u r a n i u m - 2 3 5 , y o u c a n r e l e a s e a l i t t l e b i t o f e n e r g y i n f i s s i o n . A n d o n c e y o u g e t u p h e r e t o i r o n , y o u c a n ' t g o e i t h e r w a y , w h i c h i s w h y , i f y o u t h i n k a b o u t t h e b i g g e s t f u s i o n r e a c t o r s t h a t e x i s t i n t h e u n i v e r s e - - a n y o n e k n o w w h a t t h e y a r e ?
A U D I E N C E : S t a r s .
M I C H A E L S H O R T : S t a r s , r i g h t . T h e y t e n d t o h i t c o r e s o f i r o n b e f o r e t h e y e i t h e r d i e o u t o r g o a l l g r a v i t y c r a z y a n d b e c o m e b l a c k h o l e s o f s u p e r n o v a s , o r w h a t e v e r y o u w i l l . T h i s i s k i n d o f t h e e n e r g e t i c l i m i t f o r
n o r m a l n u c l e a r p r o c e s s e s . O r i f t h e y b e c o m e a n e u t r o n s t a r , t h e n t h i n g s g e t b e y o n d t h e s c o p e o f t h i s c o u r s e . I w o n ' t b e e x p l a i n i n g n e u t r o n s t a r s .
T h e r e ' s a l o t o f m e d i c a l u s e s o f r a d i a t i o n . I d o n ' t k n o w i f a n y o f y o u g u y s h a v e s e e n t h e s e t h i n g s . I t ' s t h e o n l y t i m e I ' l l s h o w a t r i c k y l o o k i n g b i o l o g y d i a g r a m , b e c a u s e i t ' s k i n d o f i n t e r e s t i n g t o n o t e .
T h e s e a r e w h a t ' s c a l l e d b r a c h y t h e r a p y s e e d s , l i t t l e s e e d s o f i s o t o p e s t h a t r e m i t a c e r t a i n t y p e a n d e n e r g y o f r a d i a t i o n s e l e c t e d f o r t h e i r a p p l i c a b i l i t y , t h a t c a n b e i m p l a n t e d i n t h e b o d y a t t h e s i t e o f a t u m o r t o d e l i v e r l o c a l i z e d r a d i a t i o n t r e a t m e n t . Y o u c a n e i t h e r g o i n t h r o u g h e x i s t i n g p o r t s o n t h e h u m a n , a n d n o t h a v i n g t o d r i l l o r c u t a h o l e i n s o m e o n e , o r t h e y c a n b e i m p l a n t e d l a p a r o s c o p i c a l l y o r s u r g i c a l l y .
S o t h i s w a y , i f y o u d o n ' t w a n t t o s u b j e c t s o m e o n e t o a w h o l e b o d y r a d i a t i o n d o s e o r c h e m o t h e r a p y , o r i f y o u w a n t t o u s e i t i n c o n j u n c t i o n w i t h c h e m o t h e r a p y , y o u c a n i m p l a n t a t i n y l i t t l e s e e d o f a r a d i o a c t i v e m a t e r i a l i n t h e r e t o d e l i v e r a c e r t a i n d o s e t o a t u m o r , a n d t h e n t a k e i t o u t .
A n d t h a t w a y y o u k n o w v e r y , v e r y w e l l w h a t t h e d o s e i s g o i n g t o b e , b e c a u s e y o u c a n m e a s u r e t h e a c t i v i t y o r t h e n u m b e r o f d e c a y s p e r s e c o n d o f t h a t b r a c h y t h e r a p y s e e d . A n d y o u k n o w h o w i t ' s g o i n g t o c h a n g e o v e r t i m e . B e c a u s e y o u k n o w t h e h a l f - l i f e o f t h e p a r t i c u l a r i s o t o p e t h a t y o u ' v e l o o k e d a t .
T h e r e ' s a l s o t h i n g s l i k e i m a g i n g . Y o u c a n h a v e s o m e o n e i n g e s t a n i s o t o p e l i k e t e c h n e t i u m - 9 9 m e t a s t a b l e , t o h i g h l i g h t c e r t a i n o r g a n s o r t h i n g s i n t h e b o d y t h a t y o u c a n t h e n i m a g e l a t e r b y t h e i r d e c a y g a m m a r a y s o r o t h e r p h e n o m e n a .
I t ' s a l s o o n e o f t h o s e r e a s o n s w h y w h e n y o u g o i n a n a i r p o r t , y o u h a v e t o t e l l t h e m i f y o u ' v e h a d a m e d i c a l i m a g i n g p r o c e d u r e . B e c a u s e a l o t o f t h e s e p l a c e s h a v e r a d i a t i o n d e t e c t o r s . A n d i f y o u a r e r a d i o a c t i v e a n d d o n ' t i d e n t i f y y o u r s e l f , y o u w i l l q u i c k l y b e i d e n t i f i e d a n d t a k e n i n t o t h e b a c k r o o m t o t h e p r o b u l a t o r , o r w h a t e v e r t h e y ' r e g o i n g t o d o a t t h e a i r p o r t s . I d o n ' t k n o w . I ' v e n e v e r b e e n s e a r c h e d I d o n ' t p l a n o n t h a t h a p p e n i n g .
T h e r e ' s a l s o X - r a y a n d p r o t o n t h e r a p y s e n d i n g i n w e l l - k n o w n , w e l l e n e r g y - c h a r a c t e r i z e d r a d i a t i o n t o f r y t u m o r s o r o t h e r t h i n g s . I n t h e c a s e o f X - r a y s , y o u ' r e r e l y i n g o n w h a t ' s c a l l e d e x p o n e n t i a l a t t e n u a t i o n . I f y o u l o o k a t t h e d i s t a n c e i n t o a m a t e r i a l , a n d y o u l o o k a t t h e i n t e n s i t y o f t h e X - r a y s - - s a y , a t x e q u a l s z e r o , t h i s i s y o u r X - r a y s o u r c e . T h i s i s y o u r i n c o m i n g i n t e n s i t y .
I t f a l l s o f f e x p o n e n t i a l l y w i t h d i s t a n c e .
Y o u m i g h t t h e n a s k y o u r s e l f , a l l r i g h t , i f m y t u m o r i s t h i s d e e p , a n d I a p p l y t h a t r a d i a t i o n d o s e t o t h e t u m o r , w h a t a b o u t t h e r e s t ? W h a t a b o u t t h e p a r t o f t h e b o d y t h a t t h e X - r a y s h a v e t o t r a v e l t h r o u g h i n o r d e r t o g e t t o t h a t s i t e ? A n y o n e k n o w h o w y o u w o u l d d e l i v e r m o r e X - r a y s t o a t u m o r t h a n t h e s u r r o u n d i n g t i s s u e ? A n y o n e h a v e a n y i d e a s ? Y e a h ?
A U D I E N C E : G o f r o m d i f f e r e n t a n g l e s s o t h e r a y s i n t e r s e c t o n t h e t u m o r .
M I C H A E L S H O R T : E x a c t l y . G o f r o m d i f f e r e n t a n g l e s s o t h e r a y s w o u l d i n t e r s e c t o n t h e t u m o r . I ' l l h a v e a b e t t e r d i a g r a m , b u t I ' l l d r a w o n e f o r n o w . L e t ' s s a y , t h a t ' s t h e e y e s a n d t h a t ' s t h e t u m o r .
Y o u c a n w e a r t h i s h e l m e t w h e r e X - r a y s c a n c o m e i n f r o m a l l d i f f e r e n t a n g l e s . A n d t h e X - r a y e m i t t e r w o u l d h a v e t o c o m e i n f r o m d i f f e r e n t a n g l e s , s o t h a t a s a l l t h e r a y s i n t e r s e c t , t h i s p a r t g e t s f r i e d t h e m o s t , w h i l e k e e p i n g y o u f r o m g e t t i n g t o o m u c h r a d i a t i o n t o t h e r e s t o f y o u r b r a i n a n d c e a s i n g t o f u n c t i o n . T h e r e ' s a l s o r a d i o t r a c e r s . I t h i n k I a l r e a d y c o v e r e d t h o s e .
S o i m a g i n g , w e a l r e a d y s h o w e d a n i m a g e o f w h a t t h i s l o o k s l i k e . T h e f i r s t X - r a y b a c k i n 1 8 9 5 d i d n ' t h a v e t h a t g o o d r e s o l u t i o n , b u t i t w a s k i n d o f s t r i k i n g i n t h a t y o u c o u l d s e e t h e d i f f e r e n c e i n c o n t r a s t b e t w e e n b o n e s a n d t i s s u e .
I s h o u l d r e p l a c e t h i s w i t h t h e X - r a y o f m y f o o t t h a t w a s m y s i g n i n g b o n u s a t M I T . M y f i r s t d a y o n t h e j o b I w e n t d o w n t o c l e a n o n e o f t h e o l d r o o m s i n N o r t h w e s t 1 3 , w h i c h i s n o w w h e r e m y l a b s a r e . A n d I m o v e d a b u n c h o f b o x e s a s i d e , a n d a 2 0 0 - p o u n d s t e e l p l a t e , j a g g e d c u t w i t h p l a s m a t o r c h , w e n t d o w n a n d s m a s h e d d o w n o n t h e b o n e s i n m y f o o t .
A n d I h a d o n e o f t h o s e t e m p o r a r y f e a t s o f s u p e r h u m a n s t r e n g t h a n d w a s a b l e t o l i f t i t u p . I w e n t b a c k t o t r y t o l i f t i t u p a n d c o u l d n ' t m o v e i t a n i n c h . I d o n ' t k n o w h o w I g o t o u t o f t h e p l a t e . T h e n e x t t h i n g I r e m e m b e r , I w a s c r a w l i n g u p t h e s t a i r s t o g o t o t h e h o s p i t a l .
B u t I d i d g e t a n X - r a y , a n d t h e y w e r e a b l e t o s e n s e t h a t t h e p a i n i n m y f o o t w a s d u e t o a h a i r l i n e f r a c t u r e . I t w a s l i k e a f r a c t u r e i n t h e b o n e s t h a t b a s i c a l l y c a m e b a c k t o g e t h e r . B u t t h e i m p r o v e m e n t i n c o n t r a s t r e s o l u t i o n i n X - r a y s i s w h a t d i f f e r e n t i a t e s t h e a b i l i t y t o s e e a h a i r l i n e f r a c t u r e f r o m j u s t t h e a b i l i t y t o s e e t h a t y o u c o n t a i n b o n e s .
A n d t h e r e a s o n f o r t h i s , a n d w e ' l l b e l o o k i n g a t a l o t o f t h e s e c u r v e s i n t h i s c o u r s e , i s t h e d i f f e r e n t i a l a b s o r p t i o n o r a t t e n u a t i o n o f X - r a y s , o r a n y p h o t o n s o f a n y e n e r g y t h r o u g h d i f f e r e n t t y p e s o f m a t t e r . A n d s o , f o r e x a m p l e , h e r e w e h a v e t h e I C R U s t a n d a r d i z e d a v e r a g e s o f t t i s s u e
a t t e n u a t i o n , a s w e l l a s b o n e .
A n d y o u n o t i c e t h a t t h e r e ' s a f e w d i f f e r e n c e s i n t h e s e c u r v e s . S o a l s o , t h e r e ' s s o m e s i m i l a r i t i e s . I ' l l n o t e t h a t t h e s e a c t u a l l y h a v e t h e s a m e a c c e s s t o t h e s a m e u n i t s . W h a t d o y o u g u y s n o t i c e t h a t ' s t h e s a m e a b o u t t h e s e c u r v e s ?
H o w a b o u t t h e v a l u e ? T h e y ' r e b a s i c a l l y t h e s a m e - - m a s s a v e r a g e d w i t h v e r y l i t t l e d i f f e r e n c e s . I f y o u l o o k a t w h e r e i t h i t s t h e y - a x i s , a b o u t 3 t i m e s 1 0 t o t h e 3 r d , 3 t i m e s 1 0 t o t h e 3 r d . T h e c u r v e s f o l l o w b a s i c a l l y t h e s a m e s h a p e . W h a t ' s t h e d i f f e r e n c e s ? S o S e a n , w h a t d o y o u t h i n k ?
A U D I E N C E : O h . T h a t l i t t l e j a g g e d [ I N A U D I B L E ] o u t t h e r e .
M I C H A E L S H O R T : T h e s e j a g g e d e d g e s r i g h t h e r e . A n y o n e h a v e a n y i d e a w h y ? A n d t h e s e r e a s o n s g o b a c k t o w h a t y o u l e a r n e d i n h i g h s c h o o l i n 8 . 0 2 i n t e r m s o f a t o m i c t r a n s i t i o n s , n o t n u c l e a r .
A n y o n e h e r e r e m e m b e r t h e k l i n e s o r t h e l l i n e s ? O r w h a t w a s i t - - t h e - - w h i c h e m i s s i o n s e r i e s w e r e t h e y c a l l e d - - t h e d i f f e r e n t e m i s s i o n l i n e s t h a t y o u c a n g e t f r o m e m i s s i o n o r a b s o r p t i o n s p e c t r a ? I t a l l h a s t o d o w i t h a l l o w a b l e e l e c t r o n t r a n s i t i o n s . A n d n o t i c e t h e u n i t s h e r e a r e i n c e n t i m e t e r s s q u a r e d p e r g r a m . W h a t ' s t h e m a i n d i f f e r e n c e b e t w e e n s o f t t i s s u e a n d b o n e ?
A U D I E N C E : D e n s i t y .
M I C H A E L S H O R T : S a y i t l o u d e n o u g h s o I c a n h e a r .
A U D I E N C E : D e n s i t y .
M I C H A E L S H O R T : D e n s i t y . B o n e t e n d s t o b e a f a i r b i t d e n s e r t h a n s o f t t i s s u e . S o t h e s e a r e m a s s - - w h a t i s i t - - m a s s n o r m a l i z e d c u r v e s . B u t t h e f a c t i s , i f y o u h a v e a b o n e t h a t h a s a h i g h e r d e n s i t y , t h e n y o u ' r e g o i n g t o e n d u p w i t h m o r e a b s o r p t i o n .
I n a d d i t i o n , y o u c a n u s e s o m e o f t h e s e f e a t u r e s a n d d i f f e r e n c e s t o y o u r a d v a n t a g e . L i k e , i f y o u c h o o s e a p h o t o n w i t h e n e r g y h e r e , i t m i g h t n o t b e n e a r l y a s a b s o r b i n g i n s o f t t i s s u e a s i t w o u l d i n b o n e . S o b y s e l e c t i n g t h e m a s s o f t h e t h i n g y o u ' r e t r y i n g t o i m a g e w h i c h y o u d o n ' t c o n t r o l , a n d t h e e n e r g y o f t h e p h o t o n w h i c h y o u c a n c o n t r o l , y o u c a n p r o d u c e a s m u c h p o s s i b l e c o n t r a s t a s y o u c a n b e t w e e n t w o d i f f e r e n t t h i n g s .
I s e v e r y o n e c l e a r o n h o w t h a t c o u l d w o r k ? C o o l . W e ' l l b e g o i n g o v e r w h y t h e c u r v e s h a v e t h e s e s h a p e s , e s p e c i a l l y t h e s e j a g g e d e d g e s p r e t t y s o o n .
A n d l i k e y o u s a i d , t h i s i s h o w y o u i r r a d i a t e a t u m o r w i t h X - r a y s . B e c a u s e y o u c a n ' t q u i t e c o n t r o l t h e a m o u n t o f d o s e t o a n y o n e p a r t u n l e s s y o u s p l i t i t u p i n t o a w h o l e b u n c h o f d i f f e r e n t r a y s .
P r o t o n t h e r a p y i s q u i t e d i f f e r e n t . I t ' s a n e w e r t e c h n o l o g y . A n d i t r e l i e s o n v e r y w e l l - k n o w n a n d d i s t i n c t r a n g e s o f c h a r g e d p a r t i c l e s t o e n t e r t h e b o d y w i t h v e r y l i t t l e d a m a g e , s t o p a n d d o t h e i r d a m a g e i n t h e t u m o r , a n d n o t c o m e o u t t h e o t h e r s i d e . T h e y j u s t r e q u i r e s i g n i f i c a n t l y m o r e e x p e n s i v e h a r d w a r e .
T h e r e ' s o n e o f t h e s e a t M a s s G e n e r a l H o s p i t a l , o r M G H , d o w n t h e r o a d . I t c o n s i s t s o f a c y c l o t r o n o r a p a r t i c l e a c c e l e r a t o r , w h i c h i n j e c t s a n d s p e e d s u p p r o t o n s s o t h a t t h e y ' r e m o v i n g v e r y f a s t , t h e n s e n d s i t i n a b e a m t h r o u g h a b u n c h o f b e n d i n g m a g n e t s a n d u p t o d e l i v e r t h e p r o t o n s t o t h e p a t i e n t .
T h e w a y t h i s w o r k s i s y o u s t a r t i n j e c t i n g t h e b e a m . A n d a s i t g o e s t h r o u g h t h e s e t w o m a g n e t s , o r w h a t ' s c a l l e d d e e s , e v e r y t i m e i t m o v e s t h r o u g h t h e m a g n e t , i t ' s a c h a r g e d p a r t i c l e a n d a m a g n e t i c f i e l d . I t h a s a f i x e d c u r v a t u r e .
B u t e v e r y t i m e i t ' s a c c e l e r a t e d t h r o u g h t h i s e l e c t r i c f i e l d i t s p e e d s u p , s o t h e c u r v a t u r e g e t s g r e a t e r a n d g r e a t e r a n d g r e a t e r . A n d i t s p i n s o u t w a r d s i n a s p i r a l u n t i l t h e y e x i t t h e b e a m . A n d b y d e c i d i n g h o w l o n g t h e y g e t t o s p i n , y o u g e t t o c h o o s e t h e e n e r g y o f t h e p r o t o n s .
W h y d o e s p r o t o n t h e r a p y w o r k ? T h i s h a s t o d o w i t h a d i f f e r e n c e i n i n t e r a c t i o n b e t w e e n c h a r g e d p a r t i c l e s a n d p h o t o n s , w h i c h h a v e n o c h a r g e . C h a r g e d p a r t i c l e s w i l l l o s e t h e i r e n e r g y i n a v e r y w e l l - k n o w n w a y , w h a t ' s c a l l e d t h e s t o p p i n g p o w e r f o r m u l a , u n t i l t h e y a c t u a l l y s t o p i n t h e m a t t e r t h a t t h e y a r e g o i n g t h r o u g h . P h o t o n s e i t h e r s c a t t e r o r a t t e n u a t e , o r t h e y d o n ' t . A n d y o u c a n ' t s t o p t h e m a l l .
S o I w a n t t o r u n a q u i c k M o n t e C a r l o s i m u l a t i o n f o r y o u g u y s , a n d s h o w y o u w h a t p r o t o n s s t o p p i n g i n m a t t e r l o o k s l i k e . S o t h i s i s a p r o g r a m c a l l e d S R I M , o r t h e S t o p p i n g R a n g e o f I o n s a n d M a t t e r . I t u s e s t h e f o r m u l a s t h a t w e ' l l b e d e r i v i n g a n d d e v e l o p i n g i n t h i s c l a s s t o c a l c u l a t e t h e t r a j e c t o r y o f p r o t o n s i n a n y t h i n g .
S o l e t ' s s a y , y o u a r e m a d e b a s i c a l l y o f w a t e r . S o l e t ' s s a y , y o u c o n s i s t o f h y d r o g e n a n d o x y g e n i n a s t o i c h i o m e t r i c r a t i o o f t w o t o o n e . I t h i n k w a t e r a p p r o x i m a t e s h u m a n s p r e t t y w e l l . S o w e ' l l f i n d o u t w h a t t h e r a n g e o f t h e s e a c t u a l p r o t o n s i s i n h u m a n s .
S o w h a t w e d o k n o w i s t h a t i t ' s a p r o t o n a c c e l e r a t o r . A n d I k n o w t h a t t h e M G H a c c e l e r a t o r h a s a n e n e r g y o f 2 5 0 M e V , o r 2 5 0 , 0 0 0 k i l o e l e c t r o n v o l t s . A n d f i n a l l y , w e d e c i d e h o w t h i c k i s t h e
p e r s o n ? S o h o w t h i c k i s a p e r s o n , t y p i c a l l y ? H o w m a n y - - w h a t u n i t s d o w e g e t ? H o w m a n y c e n t i m e t e r s t h i c k i s t h e a v e r a g e p e r s o n ?
A U D I E N C E : F o r w a r d o r f r o m t h e s i d e ?
M I C H A E L S H O R T : L e t ' s g o t h e s h o r t e s t d i s t a n c e i n , s o f r o n t t o b a c k . M a y b e 1 0 ? R i g h t ? 1 0 c e n t i m e t e r s ? N o t t h a t m u c h ? C a n i t g e t h a l f w a y t h r o u g h y o u ? O n l y h a s t o g o h a l f w a y , b e c a u s e y o u c a n a l w a y s l i e i n y o u r s t o m a c h . A l l r i g h t . L e t ' s g o 1 0 c e n t i m e t e r s .
M o s t o f t h e p r o t o n s g o s c r e a m i n g r i g h t t h r o u g h y o u . Y o u n o t i c e t h e y d o n ' t a c t u a l l y s t o p i n t h e p e r s o n . S o y o u d o n ' t t e n d t o i r r a d i a t e p e o p l e w i t h 2 5 0 M e V p r o t o n s d i r e c t l y . Y o u ' l l a c t u a l l y s l o w d o w n t h e i r e n e r g y t o s o m e t h i n g a l i t t l e m o r e r e a s o n a b l e , m a y b e 5 0 M e V .
A n d t h e n y o u c a n a c t u a l l y w a t c h e a c h o f t h e s e c h a r g e d p a r t i c l e t r a c k s b e i n g c o m p u t e d . A s i t h i t s , l e t ' s s a y , i m a g i n a r y n u c l e i o r e l e c t r o n s , t h e p a t h s w i l l b e s l i g h t l y d e f l e c t e d . B u t w h a t ' s r e a l l y s t r i k i n g i s t h e y a l l t e n d t o s t o p a t a b o u t t h e s a m e p l a c e .
T h a t ' s t h e r e a l l y c o o l t h i n g a b o u t c h a r g e d p a r t i c l e i n t e r a c t i o n s , i s i f y o u k n o w t h e c h a r g e , y o u k n o w t h e n u c l e u s , y o u k n o w t h e e n e r g y , y o u c a n c a l c u l a t e t h e r a n g e t o w i t h i n a v e r y n a r r o w m a r g i n . A n d w h a t t h i s i s d o i n g i s j u s t f l y i n g . L o o k s l i k e i t ' s d o n e 7 0 i o n s s o f a r . A n d i t w i l l k e e p o n f l y i n g t h e m u n t i l e i t h e r y o u h i t t h e e n d - - l e t ' s s a y , w e s e t i t t o d o 1 0 0 , 0 0 0 a t o m s - - o r y o u j u s t t e l l i t t o s t o p .
A l s o , w h e n y o u d o n ' t h a v e t o d r a w t h e l i n e s , i t g o e s w a y f a s t e r . S o l e t ' s l e t i t g e t m a y b e 3 0 0 o r 4 0 0 i o n s , a n d w e ' l l s h o w y o u w h a t t h e a v e r a g e r a n g e o f t h e p r o t o n s l o o k s l i k e . H o w f a r d o t h e y g o b e f o r e t h e y s t o p ?
I f w e l o o k a t t h e i o n d i s t r i b u t i o n i t ' s p r e t t y s t r i k i n g . A l l o f t h e p r o t o n s , e x c e p t i t l o o k s l i k e o n e o f t h e m , s t o p p e d a t a v e r y f i x e d d e p t h o f 4 1 . 9 m i l l i m e t e r s w i t h v e r y l i t t l e s t r a g g l e , m a y b e 0 . 6 m i l l i m e t e r s o n e i t h e r s i d e .
S o d e p e n d i n g o n t h e d e p t h o f t h e - - y o u c a n e v e n g e t a d e e p , v e r y s h a l l o w , v e r y s m a l l t u m o r i f y o u g e t t h e d i s t a n c e j u s t r i g h t a n d t h e p r o t o n e n e r g y j u s t r i g h t . T h i s i s w h y p r o t o n t h e r a p y c e n t e r s a r e p o p p i n g u p a l l o v e r t h e w o r l d . T h i s i s a m u c h m o r e e f f e c t i v e , t h o u g h e x p e n s i v e , t r e a t m e n t f o r c e r t a i n t y p e s o f t u m o r s .
A t t h e s a m e t i m e , s i n c e w e ' r e n u c l e a r e n g i n e e r s , w e m a y b e c o n c e r n e d w i t h t h e a m o u n t o f r a d i a t i o n d a m a g e b e i n g d o n e t o d i f f e r e n t m a t e r i a l s . A n d s o t h i s i s k i n d o f a m e a s u r e o f h o w
m u c h e n e r g y t h e p r o t o n s a r e l o s i n g a s t h e y t r a v e l t h r o u g h . N o t i c e , i t ' s n o t z e r o . A s s o o n a s t h e p r o t o n s e n t e r t h e p e r s o n , t h e y s t a r t t o s c a t t e r a r o u n d , u n d e r g o i n g s o m e d i f f e r e n t i n t e r a c t i o n s .
B u t t h e y m o s t l y d o n ' t l o s e m u c h e n e r g y u n t i l t h e y r e a c h a l m o s t t h e i r t a r g e t d e p t h . A n d w h a t ' s c a l l e d t h e s t o p p i n g p o w e r i s v e r y l o w a t h i g h e n e r g i e s , v e r y h i g h a t l o w e n e r g i e s , w h i c h m e a n s o n c e t h e y g e t s l o w e n o u g h , t h e y a l m o s t a l l s t o p r i g h t t h e r e a t w h a t ' s c a l l e d t h e B r a g g p e a k .
A n d t h a t ' s t h e b a s i s b e h i n d p r o t o n t h e r a p y . A n d y o u ' l l b e a b l e t o u n d e r s t a n d w h y e v e r y f e a t u r e o f t h i s c u r v e l o o k s t h e w a y i t d o e s b y t h e e n d o f t h i s c o u r s e - - p r o b a b l y b y t h e e n d o f t h i s m o n t h .
S o l e t m e s t o p t h a t s i m u l a t i o n b e c a u s e w e r e a l l y c o u l d g o o n f o r e v e r , b u t w e w o n ' t . T h e n t h e q u e s t i o n i s , w h a t d o y o u d o i f t h e t u m o r i s t o o b i g ? I f t h e t u m o r i s l a r g e r t h a n t h a t s t r a g g l i n g , y o u a c t u a l l y h a v e t o s w e e p t h e e n e r g y o f t h e p r o t o n b e a m .
S o y o u c a n v a r y t h e e n e r g y c o n t i n u o u s l y i n w h a t ' s c a l l e d i n t e n s i t y - m o d u l a t e d r a d i a t i o n t h e r a p y , w h e r e y o u c h a n g e t h e e n e r g y o f t h e p r o t o n , s w e e p i t b a c k a n d f o r t h a c r o s s t h e t u m o r t o c o v e r t h e w h o l e t h i n g . S o y o u c a n s w e e p o u t i n 3 D s p a c e t h e s i z e o f w h a t e v e r y o u w a n t t o d i e , w i t h o u t a f f e c t i n g t h e s t u f f t h a t y o u d o n ' t w a n t t o d i e .
S o i n t h i s c a s e , l e t ' s s a y , y o u ' l l a p p l y p r o t o n s o f a c e r t a i n e n e r g y f o r s o m e p o i n t , a n d t h e n a n o t h e r e n e r g y , a n d t h e n a n o t h e r e n e r g y . A n d y o u c a n m a x i m i z e t h e d o s e t o a p r e t t y f l a t l e v e l , w h i l e m i n i m i z i n g t h e r e s t o f t h e d o s e t o t h e p a t i e n t . S o e v e n w h i l e c h a n g i n g e n e r g i e s , t h e m o s t d o s e i s d o n e t o t h e t u m o r , a n d a s l i t t l e a s p o s s i b l e i s d o n e t o t h e r e s t o f t h e p e r s o n .
W e a l r e a d y t a l k e d a b o u t b r a c h y t h e r a p y , b u t w e d i d n ' t s a y w h y i t w o r k s . T h i s i s t h e f i r s t m a j o r t o p i c w e ' l l b e t a l k i n g a b o u t i n t h i s c o u r s e . I t r e l i e s o n n a t u r a l r a d i o a c t i v e d e c a y . A n d f o r n a t u r a l r a d i o a c t i v e d e c a y , y o u n e e d t o u n d e r s t a n d d e c a y d i a g r a m s , w h i c h a r e e n e r g y l e v e l d i a g r a m s o f w h i c h i s o t o p e s t u r n i n t o w h i c h o t h e r s , b y w h i c h m e t h o d s , a n d h o w m u c h e n e r g y t h e y r e l e a s e i n e a c h t y p e o f d e c a y .
S o f o r e x a m p l e , t h e c o m m o n o n e i s i r i d i u m - 1 9 2 , a p r e t t y b i o c o m p a t i b l e i s o t o p e b e c a u s e i t ' s , w e l l , i t ' s l i k e a n o b l e m e t a l . A n d i r i d i u m - 1 9 2 c a n d e c a y b y o n e o f t h r e e p a t h w a y s a n d b e c o m e p l a t i n u m - 1 9 2 , g a i n i n g a p r o t o n . G a i n i n g a p r o t o n - - w h a t h a s t o h a p p e n f o r t h a t t o b e c o n s e r v e d ? S o l e t ' s t h i n k a b o u t t h i s .
L e t ' s s a y w e h a v e p l a t i n u m - 1 9 2 , w h i c h d e c a y s n a t u r a l l y i n t o i r i d i u m - 1 9 2 . I c a n t e l l y o u ,
b e c a u s e w e ' v e d r a w n t h e d i a g r a m t o t h e r i g h t , i t ' s g o i n g u p o n e a t o m i c n u m b e r . S o l e t ' s j u s t s a y t h a t i t h a d n p r o t o n s , a n d i t n o w h a s n p l u s 1 . H o w d o w e b a l a n c e t h i s n u c l e a r r e a c t i o n ? W h a t a r e w e m i s s i n g ? Y e p ?
A U D I E N C E : [ ? C a n t h e ? ] [ ? n e u t r o n ? ] [ ? t u r n i n t o ? ] a [ ? p r o t o n ? ? ]
M I C H A E L S H O R T : C a n t h e n e u - - O K . S o t h e r e ' s a n e u t r o n s o m e w h e r e i n t h i s n u c l e u s t h a t t u r n s i n t o a p r o t o n . W h a t a r e t h e t h r e e - - w h a t a r e t h e t h i n g s t h a t w e h a v e t o c o n s e r v e i n a n y n u c l e a r r e a c t i o n ? Y e p ?
A U D I E N C E : J u s t a q u e s t i o n . D o e s n ' t i t g o f r o m i r i d i u m t o p l a t i n u m , n o t p l a t i n u m t o i r i d i u m ?
M I C H A E L S H O R T : Y e s . T h a n k y o u . I g o t t h a t b a c k w a r d s . B u t t h e n u m b e r s a r e r i g h t . T h e s y m b o l s a r e w r o n g .
S o m e t h i n g e l s e I ' l l m e n t i o n a b o u t t h i s c l a s s . P l e a s e d o s t a y o n y o u r t o e s t o c o r r e c t s i l l y t h i n g s l i k e t h a t .
I d o n ' t d o s c r i p t s b e c a u s e y o u d i d n ' t c o m e h e r e t o s e e m e r e a d o f f a p i e c e o f p a p e r . E v e r y t h i n g ' s l i v e . A l l t h e d e r i v a t i o n s a r e g o i n g t o b e l i v e b e c a u s e i t s m o r e i n t e r e s t i n g . I t ' s c e r t a i n l y m o r e i n t e r e s t i n g f o r m e t o t e a c h , s o t h a n k y o u f o r c a t c h i n g t h a t . A n d p l e a s e d o s t a y o n y o u r t o e s i f y o u s o m e t h i n g s i l l y , e s p e c i a l l y i f i t ' s j u s t n o t t h e s a m e a s o n t h e s c r e e n .
S o l i k e L u k e s a i d , w e m a d e a p r o t o n , o r a n e u t r o n t u r n e d i n t o a p r o t o n . W h a t ' s n o t c o n s e r v e d i n t h i s r e a c t i o n ? Y e p ?
A U D I E N C E : C h a r g e .
M I C H A E L S H O R T : C h a r g e . H o w d o w e b a l a n c e t h a t ? W e l l , l e t ' s a d d s o m e o t h e r p a r t i c l e s . T h e r e ' s g o t t o b e s o m e s o r t o f r a d i o a c t i v e d e c a y . S o w h a t a r e o u r c h o i c e s o f p a r t i c l e s ? Y e p ?
A U D I E N C E : A n e l e c t r o n .
M I C H A E L S H O R T : S u r e . A n e l e c t r o n . O r m o r e s p e c i f i c a l l y , w e ' l l c a l l i t a b e t a p a r t i c l e . J u s t l i k e a g a m m a r a y i s a p h o t o n t h a t o r i g i n a t e s i n t h e n u c l e u s , a b e t a p a r t i c l e i s a n e l e c t r o n t h a t o r i g i n a t e s i n a n u c l e u s . Y o u c a n ' t t e l l i t ' s a b e t a p a r t i c l e j u s t b y l o o k i n g a t i t . A n e l e c t r o n i s a n e l e c t r o n . T h e o n l y w a y y o u ' d k n o w i s e i t h e r b y i t s e n e r g y , o r b y b e c a u s e t h e y ' r e a n o t h e r s o u r c e o f e l e c t r o n s n e a r b y .
S o i n t h i s c a s e , w e g e t b e t a d e c a y . T h i s l o o k s f a i r l y b a l a n c e d . O n e t h i n g t h a t I ' l l p u t i n i s b e t a d e c a y i s a c c o m p a n i e d b y a n a n t i n e u t r i n o , b u t I d i d n o t e x p e c t a n y o n e t o k n o w t h a t . I j u s t w a n t e d t o m a k e s u r e i t ' s u p t h e r e f o r c o m p l e t e n e s s .
S o w h a t w e ' r e r e l y i n g o n i s t h e m o v e m e n t o f t h e s e e l e c t r o n s , w h i c h a r e h i g h c h a r g e a n d l o w m a s s , w h i c h m e a n s t h e y ' r e v e r y l o w r a n g e . W h i c h m e a n s w h e n y o u i m p l a n t a b r a c h y t h e r a p y s e e d i n t o a p e r s o n , t h e i r r a d i a t i o n v o l u m e i s o n l y a s l a r g e a s t h e e n e r g y o f t h a t b e t a p a r t i c l e w i l l a l l o w .
T h e m a x i m u m e n e r g i e s f o r t h e s e b e t a p a r t i c l e s a r e g i v e n b y t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e s t a r t i n g a n d t h e e n d i n g e n e r g y . T h e w a y t h e s e d i a g r a m s a r e c o n s t r u c t e d i s y o u r e n d i n g e n e r g y i s u s u a l l y a t a n e n e r g y o f z e r o , w h i c h w e r e f e r t o a s t h e g r o u n d s t a t e o f t h a t i s o t o p e . A n d a l l o f t h e s e a r e r e l a t i v e e n e r g i e s i n M e V , o r m e g a e l e c t r o n v o l t s .
S o f o r e x a m p l e , t h i s i r i d i u m - 1 9 2 h a s a 4 0 % c h a n c e o f d e c a y i n g b y b e t a t o p l a t i n u m - 1 9 2 , w h i c h m e a n s t h e e l e c t r o n c a n h a v e u p t o 1 . 4 5 9 7 M e V . A n d i f w e k n o w i t s e n e r g y , w e k n o w i t s m a x i m u m r a n g e . S o s e l e c t i n g t h e r i g h t i s o t o p e a n d t h e r i g h t a c t i v i t y f o r t h e r i g h t t u m o r i s q u i t e i m p o r t a n t .
N o t i c e t h a t t h e r e ' s a l s o o t h e r w a y s i n w h i c h t h i s t h i n g c a n d e c a y . I t m i g h t r e l e a s e a b e t a p a r t i c l e o f a l o w e r e n e r g y a n d r e a c h w h a t ' s c a l l e d a n e x c i t e d s t a t e o f p l a t i n u m - 1 9 2 , w h i c h c a n t h e n d e c a y b y j u s t g i v i n g o f f t h i s e x t r a 6 1 2 k e V o f e n e r g y t o t h e g r o u n d s t a t e .
S o l e t ' s w r i t e t h a t n u c l e a r r e a c t i o n . L e t ' s s a y w e h a v e p l a t i n u m - 1 9 2 , a n d I ' l l p u t a s t a r t o m e n t i o n t h a t i t ' s e x c i t e d , b e c o m e s p l a t i n u m - 1 9 2 . W h e r e d i d t h e e n e r g y g o ?
A U D I E N C E : G a m m a r a y .
M I C H A E L S H O R T : G a m m a . S o w h y d o y o u s a y a g a m m a r a y ?
A U D I E N C E : U h , b e c a u s e t h a t j u s t s e e m s t o m e l i k e t h e b i g g e s t s o u r c e o f e n e r g y t h a t ' s r e l e a s e d i n a r e a c t i o n l i k e t h i s ?
M I C H A E L S H O R T : S o y o u s a i d i t ' s b e c a u s e i t ' s t h e b i g g e s t s o u r c e o f e n e r g y t h a t c o u l d b e r e l e a s e d ?
A U D I E N C E : W e l l , i t s e e m s t o m e , y e a h , l i k e , i n t u i t i v e l y t h a t w o u l d m a k e s e n s e .
M I C H A E L S H O R T : O K . W h a t d o y o u t h i n k ?
A U D I E N C E : I s n ' t i t a t h i n g w h e n a n e l e c t r o n l o s e s e n e r g y o r d r o p s a n e n e r g y l e v e l t o r e l e a s e t h e p r o t o n ?
M I C H A E L S H O R T : I n d e e d . I f a n e l e c t r o n d r o p s d o w n i n e n e r g y l e v e l s , y o u ' l l h a v e r e l e a s e d a n X - r a y o r a p h o t o n .
B u t t h a t ' s n o t a g a m m a r a y . I t ' s n o t c o m i n g f r o m t h e n u c l e u s . Y e p ?
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ] . D o e s n ' t i t h a v e t o b e a g a m m a r a y b e c a u s e o f - - l i k e , t h a t ' s t h e o n l y w a y i t c a n c o n s e r v e m a s s [ ? m o m e n t u m ? ? ]
M I C H A E L S H O R T : E x a c t l y . S o t h e q u e s t i o n w i t h t h i s i s , w h a t d o w e h a v e t o c o n s e r v e ? M a s s m o m e n t u m e n e r g y c h a r g e . I f w e h a v e p l a t i n u m - 1 9 2 g o i n t o p l a t i n u m - 1 9 2 , t h e m a s s i s p r e t t y m u c h t h e s a m e . Y e p . Q u e s t i o n , L u k e ?
A U D I E N C E : W h a t d o e s i t m e a n t o p u t p l a t i n u m i n t h e e x c i t e d [ I N A U D I B L E ] ?
M I C H A E L S H O R T : I t m e a n s i t ' s a t a h i g h e r e n e r g y n u c l e a r s t a t e . I t m e a n s t h a t t h e r e i s e x c e s s e n e r g y i n t h i s n u c l e u s . S o t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n g r o u n d s t a t e o r w h a t e v e r o f i r i d i u m - 1 9 2 a n d t h e g r o u n d s t a t e o f p l a t i n u m - 1 9 2 i s 1 . 4 5 9 7 M e V .
N o t i c e I ' m n o t r o u n d i n g . D o n ' t r o u n d . A n d w e c a n e n d u p w i t h a b e t a p a r t i c l e t h a t d o e s n ' t q u i t e r e l e a s e a l l t h a t e n e r g y , l e a v i n g s o m e i n t h e n u c l e u s i n w h a t ' s c a l l e d a n e x c i t e d s t a t e .
I t ' s a n a l o g o u s t o i f y o u h a v e , l e t ' s s a y , a n a t o m o f a , w h a t e v e r t h a t h a p p e n s t o b e . A n d s i n c e y o u s t a r t e d t a l k i n g a b o u t d i f f e r e n t e l e c t r o n e n e r g y l e v e l s , m a y b e t h i s a t o m i s h e l i u m . A n d i t o n l y h a s t w o e l e c t r o n s . A n d o n e o f t h e m g a i n e d s o m e e n e r g y b e c o m i n g e x c i t e d u p t o t h e n e x t e n e r g y l e v e l .
S a m e t h i n g , b u t o n t h e n u c l e a r l e v e l , t h e s e e x c i t a t i o n s a r e n o t i n t h e e V r a n g e , t h e y ' r e i n t h e M e V r a n g e . B u t y o u c a n t h i n k o f i t a s a p r e c i s e l y a n a l o g o u s p r o c e s s f o r t h e t i m e b e i n g . T h e r e a r e e x c i t e d n u c l e a r e n e r g y l e v e l s , a n d t h e y c a n a l s o d e c a y b y p h o t o n e m i s s i o n - - i n t h i s c a s e , g a m m a e m i s s i o n b e c a u s e t h e m a s s e s a r e b a s i c a l l y t h e s a m e .
R e m e m b e r t h a t t h e r e s t m a s s e n e r g i e s m i g h t b e s l i g h t l y d i f f e r e n t , b u t t h e c h a r g e i s t h e s a m e . T h e r e ' s n o r e a l c h a n g e i n m o m e n t u m b e c a u s e t h i s i s a n u c l e u s t h a t s t a r t e d a t r e s t . A n d t h i s w a y t h e e n e r g y c a n b e c o n s e r v e d . Y e a h , S e a n ?
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ] i n d i f f e r e n t c a s e s , i f t h e y ' r e e x c i t e d , c a n t h e y j u s t g o t h r o u g h a n o t h e r d e c a y p r o c e s s ?
M I C H A E L S H O R T : A b s o l u t e l y . S o t h e r e a r e m u l t i p l e i s o m e r i c t r a n s i t i o n s o r g a m m a r a y s . S o l e t ' s c h a r t o n e o f t h e p a t h s t h r o u g h h e r e . T h e r e ' s a 1 4 % c h a n c e t h a t i r i d i u m d e c a y s t o t h i s e x c i t e d s t a t e , a n d i t c a n t h e n d e c a y b y g a m m a r a y t o a n o t h e r e x c i t e d s t a t e , a n d t h e n d e c a y t o g r o u n d .
S o t h e r e a r e l o t s o f d i f f e r e n t p o s s i b l e p a t h w a y s . I ' v e c h o s e n a p a r t i c u l a r l y s i m p l e i s o t o p e
b e c a u s e i t f i t s o n t h e s l i d e . I n y o u r h o m e w o r k , y o u ' r e g o i n g t o g e t t o l o o k a t t h e d e c a y d i a g r a m f o r p l u t o n i u m - 2 3 9 .
T h e r e a r e n o t e n o u g h p i x e l s i n t h i s p r o j e c t o r t o s h o w t h e f u l l c o m p l e x i t y o f t h a t . S o y o u ' l l h a v e t o z o o m i n a l i t t l e b i t . B u t I ' m n o t g o i n g t o a s k y o u t o d o a n y t h i n g w i t h i t e x c e p t f o r l o o k a t t h e t h r e e m o s t l i k e l y t r a n s i t i o n s o u t o f d o z e n s , m a y b e s c o r e s , w h o k n o w s ? Y o u g u y s w i l l s e e .
S o t h a t ' s a g o o d q u e s t i o n . Y e a h . I t c a n d e c a y f r o m a n e x c i t e d s t a t e , t o a n e x c i t e d s t a t e , t o a n e x c i t e d s t a t e , t o a n e x c i t e d s t a t e , t o a n e x c i t e d s t a t e a n d s o o n , u n t i l i t r e a c h e s t h e g r o u n d s t a t e .
A U D I E N C E : B u t d o e s i t l o s e i t s e n e r g y , l i k e , n o t b y g o i n g t o g r o u n d s t a t e , b u t b y d e c a y i n g i n s o m e m o r e f i s s i o n p r o d u c t s ?
M I C H A E L S H O R T : I t w o u l d n ' t b e f i s s i o n p r o d u c t s , b u t e v e r y t h i n g e l s e y o u s a i d i s , y e s , i t c a n c o n t i n u e t o l o s e e n e r g y b y c o n t i n u o u s l y u n d e r g o i n g r a d i o a c t i v e d e c a y . A n d w e ' r e g o i n g t o g o s o m e o f t h i s w h e n w e e x p l o r e t h e e a r l y o r i g i n s o f t h e u n i v e r s e t o s a y , i f y o u j u s t s t a r t e d o f f w i t h a s o u p o f p r o t o n s a n d o t h e r t h i n g s , y o u ' d s t a r t t o f o r m a l l t h e i s o t o p e s p o s s i b l e , a n d t h e s h o r t e s t h a l f - l i f e o n e s w o u l d t h e n d e c a y - - s u c c e s s i v e d e c a y s , m a y b e m u l t i p l e g a m m a s o r m u l t i p l e b e t a s o r m u l t i p l e a l p h a s a t t h e s a m e t i m e - - I ' m s o r r y - - i n s e q u e n c e , u n t i l i t r e a c h e d s o m e t h i n g t h a t w a s s t a b l e , o r s t a b l e e n o u g h t h a t i t ' s s t i l l a r o u n d n o w .
F o r e x a m p l e , t h e r e ' s n o s t a b l e i s o t o p e o f u r a n i u m . T h e r e ' s n o i s o t o p e o f u r a n i u m t h a t w i l l n o t u n d e r g o a l p h a o r s p o n t a n e o u s f i s s i o n . I t ' s j u s t t h a t t h e h a l f - l i f e i s s o l o n g , t h a t t h e r e ' s s t i l l s o m e l e f t s i n c e t h e u n i v e r s e b e g a n . T h e r e ' s s t i l l a f a i r b i t l e f t .
B u t y o u g u y s a r e g o i n g t o a c t u a l l y c a l c u l a t e a s p a r t o f y o u r h o m e w o r k l a t e r i n t h e c o u r s e , h o w m u c h u r a n i u m - 2 3 5 w a s t h e r e w h e n t h e e a r t h w a s b o r n ? A n d h o w m u c h h a s j u s t d i s a p p e a r e d b e c a u s e o f t h e p a s s a g e o f t i m e ?
S o r i g h t n o w , i t ' s t y p i c a l l y a b o u t 0 . 7 % U - 2 3 5 b y i s o t o p i c c o m p o s i t i o n . I t w a s n o t t h e c a s e w h e n t h e e a r t h w a s b o r n . B u t y o u g u y s w i l l b e a b l e t o f i g u r e t h a t o u t . Y e a h , s o g o o d q u e s t i o n . A n d h a v e a r a n t f r o m m e , I g u e s s , i n r e s p o n s e . I ' l l t r y a n d k e e p m y a n s w e r s a l i t t l e s h o r t e r .
O h , h e r e ' s a c r a z y o n e - - n o t p a r t i c u l a r l y c r a z y , t h o u g h . S o t h i s i s m o l y b d e n u m 9 9 d e c a y i n g t o t e c h n e t i u m - 9 9 m e t a s t a b l e . T h e r e ' s l o t s o f p o s s i b l e d e c a y s , b u t t h e m o s t l i k e l y o n e i s r i g h t h e r e . T h e s t a t e a b o v e t h e g r o u n d s t a t e a t a b o u t 1 4 0 k e V , a f a i r l y l o w - e n e r g y a n d t h e r e f o r e
m o r e e a s y t o d e t e c t p h o t o n .
S o i f y o u n o t i c e , a l m o s t a l l t h e o t h e r e x c i t e d s t a t e s , w i t h a c o u p l e e x c e p t i o n s , d e c a y d o w n t o t h i s 0 . 1 4 M e V e x c i t e d s t a t e , a t w h i c h p o i n t y o u g e t d e c a y s t o t h e g r o u n d s t a t e . T h o s e a l s o h a v e a r a t h e r l o n g h a l f - l i f e . I t ' s a f e w d a y s .
S o y o u c a n m a k e m o l y - 9 9 i n a r e a c t o r , t r a n s p o r t i t t o a h o s p i t a l , f e e d i t t o s o m e o n e , a n d u s e t h e s e 1 4 0 k e V g a m m a r a y s , b e c a u s e t h e y c o m e f r o m t h e n u c l e u s , t o i m a g e w h a t e v e r t h e t e c h n e t i u m w i l l b o n d t o . Y e p , C a r s o n ?
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ] ?
M I C H A E L S H O R T : T h e M s t a n d s f o r m e t a s t a b l e . N o w , w h e r e d o y o u s e e i t ? T h i s o n e . Y e p . B e c a u s e t h e d i r e c t d e c a y - - y o u d o n ' t - - y o u n e v e r g o f r o m m o l y b d e n u m - 9 9 t o t e c h n e t i u m - 9 9 a t t h e g r o u n d s t a t e . T h e M s t a n d s f o r m e t a s t a b l e , s o i t ' s a n e x c i t e d s t a t e . A n d m e t a s t a b l e t e l l s y o u t h a t i t ' s g o t a p r e t t y l o n g h a l f - l i f e .
A l l o f t h e s e o t h e r s t a t e s a r e e x c i t e d s t a t e s . M e t a s t a b l e m e a n s i t ' s k i n d o f , s o r t o f , s t a b l e o n , l i k e , a h u m a n t i m e s c a l e o f t h i n g s . I t ' s n o t t e c h n i c a l l y s t a b l e , b e c a u s e s t a b l e w o u l d m e a n i n f i n i t e h a l f - l i f e o r c l o s e e n o u g h . B u t m e t a s t a b l e m e a n s l o n g e n o u g h t o b e d e t e c t e d o r u s e d , o r s i g n i f i c a n t l y l o n g e r t h a n t h e o t h e r s . A n y o t h e r q u e s t i o n s b e f o r e I m o v e o n ? C o o l .
S o y o u c a n u s e t h e s e t o i m a g e w h e r e s o m e t h i n g i s i n t h e b o d y . F o r e x a m p l e , y o u c a n u s e t h i s t o h i g h l i g h t c e r t a i n o r g a n s , h i g h l i g h t a n y t h i n g t h a t w i l l a b s o r b t e c h n e t i u m . O r i f y o u a t t a c h , l e t ' s s a y , t h e t e c h n e t i u m t o a t y p e o f s u g a r o r s o m e t h i n g e l s e t h a t w i l l b e u p t a k e n b y t h e b o d y , y o u c a n s e e w h e r e i t g o e s . A n d y o u c a n u s e g a m m a r a y i m a g e r s t o m a k e k i n d o f h e a t m a p s o r r a d i a t i o n m a p s o f w h e r e t h e t e c h n e t i u m ' s g o i n g t o f i n d w h a t c o u l d b e c a u s i n g t h e p r o b l e m .
T h e p r o b l e m i s - - w e l l , o u r m a i n p r o b l e m i s t h e r e a r e h u g e m o l y - 9 9 s h o r t a g e s . R i g h t n o w t h e o n l y e c o n o m i c a l l y v i a b l e w a y t o m a k e m o l y b d e n u m - 9 9 i s i n r e a c t o r s . A n d t h e r e ' s o n l y a f e w o f t h e s e p l a c e s i n t h e w o r l d t h a t a c t u a l l y m a k e t h e m . A n d I d o n ' t s e e a n y o n t h e U S . W e g e t o u r s f r o m C a n a d a . A n d t h e s e a r e s l o w l y g e t t i n g c l o s e d d o w n a s w e g o .
S o t h e q u e s t i o n i s , w i t h m i l l i o n s o f t h e s e d i a g n o s t i c p r o c e d u r e s p e r y e a r , w h e r e i s t h e m o l y - 9 9 g o i n g t o c o m e f r o m ? T h a t m i g h t b e w h e r e s o m e o f y o u g u y s c o m e i n . I f y o u c a n u s e t h e k n o w l e d g e f r o m t h i s c o u r s e t o f i g u r e o u t a n e n e r g e t i c a l l y a n d e c o n o m i c a l l y f e a s i b l e w a y t o m a k e m o r e m o l y - 9 9 , y o u ' r e r i c h . T h a t ' s , y o u k n o w , l i f e g o a l a c h i e v e d .
S p a c e a p p l i c a t i o n s - - i f w e e v e r w a n t t o g e t o f f t h i s e a r t h f o r a s i g n i f i c a n t a m o u n t o f t i m e , w e h a v e t o d e a l w i t h t h e f a c t t h a t t h e r e ' s n o a t m o s p h e r e i n s p a c e t o s h i e l d u s f r o m t h e h i g h - e n e r g y p r o t o n s a n d o t h e r c o s m i c r a y s t h a t w o u l d o t h e r w i s e , w e l l , d e s t r o y l i f e .
S o t h e r e ' s a l o t o f i n t e r e s t i n g i d e a s , a n d a l o t o f p r o b l e m s w i t h a s t r o n a u t s h i e l d i n g . O n e o f t h e m i s t h a t t h e p r o t o n s a r e s o h e a v y - - I ' m s o r r y - - t h e p r o t o n s a r e s o e n e r g e t i c t h a t t h e y ' r e d i f f i c u l t t o s h i e l d j u s t b y m a s s a t t e n u a t i o n .
A n d t h e t r i c k h e r e i s , w e l l , d i f f e r e n t r a d i a t i o n h a s d i f f e r e n t p e n e t r a t i n g p o w e r . I t d e p e n d s o n i t s e n e r g y , b u t i t a l s o d e p e n d s a l o t o n i t s c h a r g e . F o r e x a m p l e , a l p h a p a r t i c l e s c a n b e s t o p p e d b y a s h e e t o f p a p e r . T h e s e a r e t h e M e V l e v e l h e l i u m n u c l e i .
L i k e , i f y o u h o l d a n a l p h a p a r t i c l e s o u r c e i n y o u r h a n d , t h e d e a d s k i n o n y o u r h a n d s t o p s t h e a l p h a s f r o m g e t t i n g i n . R e m e m b e r t h a t , b e c a u s e I ' m g o i n g t o b e a s k i n g y o u a q u e s t i o n l a t e r o n t o s e e w h o y o u r f r i e n d s a r e a n d w h o t h e y a r e n ' t . I d o n ' t k n o w i f a n y o n e k n o w s w h a t I ' m t a l k i n g a b o u t . B u t i f y o u d o , d o n ' t g i v e i t a w a y .
B e t a p a r t i c l e s o r e l e c t r o n s h a v e l o w m a s s a n d h a l f t h e c h a r g e o f a n a l p h a p a r t i c l e . T h e y c a n b e a b l e t o g e t t h r o u g h p a p e r , e v e n t h r o u g h a l i t t l e b i t o f p l a s t i c . B u t a s m a l l b i t o f m e t a l c a n s t o p t h e m . G a m m a r a y s g o r i g h t t h r o u g h .
A n d n o t i c e t h a t t h e y ' v e b e e n d r a w n n o t q u i t e b e i n g s t o p p e d b y t h e c o n c r e t e , w h i c h i s a g r e a t s h i e l d i n g m a t e r i a l . B e c a u s e l i k e I s a i d b e f o r e , y o u c a n e x p o n e n t i a l l y a t t e n u a t e g a m m a r a y s . Y o u c a n ' t w i t h a l l c e r t a i n t y s t o p e v e r y s i n g l e o n e .
S o t h e n h o w d o y o u s t o p t h e s e h i g h - e n e r g y c h a r g e d p a r t i c l e s i f t h e m o r e e n e r g e t i c t h e y a r e , t h e m o r e r a n g e t h e y a r e ? B o o s t y o u r e l e c t r o m a g n e t i c f i e l d . S o i t ' s a c t u a l l y b e e n p r o p o s e d t o h a v e s p a c e s h i p s w i t h e n o r m o u s m a g n e t i c f i e l d s o r e l e c t r o m a g n e t i c f i e l d s a r o u n d t h e m t o d e f l e c t t h e p r o t o n s a w a y o r a r o u n d t h e s h i p .
B e c a u s e i f y o u c a n ' t s t o p i t b y p u t t i n g m a t t e r i n t h e w a y , r e l y o n t h e f a c t t h a t t h e y ' r e c h a r g e d p a r t i c l e s , a n d w i l l c u r v e a r o u n d w h a t e v e r h a s g o t a h i g h e l e c t r i c f i e l d a r o u n d i t . S o t h i s i s o n e w a y o f , l e t ' s s a y , s h i e l d i n g d e e p s p a c e m i s s i o n s . I f y o u c a n ' t p u t m o r e s t u f f i n t h e r e b e c a u s e s t u f f i s h e a v y , a n d l a u n c h i n g s t u f f i n t o s p a c e i s e x p e n s i v e , r e l y o n e l e c t r o m a g n e t i s m .
A n d t h e r e a r e a l s o R T G s , o r R a d i o T h e r m a l G e n e r a t o r s , o r R a d i o I s o t o p e T h e r m o e l e c t r i c G e n e r a t o r s , w h i c h a r e l i t t l e b a l l s o f t h i n g s l i k e p l u t o n i u m o r s t r o n t i u m t h a t g i v e o f f s o m a n y a l p h a p a r t i c l e s . A n d t h e a l p h a p a r t i c l e s h a v e v e r y l o w r a n g e . T h e y d e p o s i t t h e i r k i n e t i c e n e r g y
a s h e a t i n t h e m a t e r i a l , a n d c a u s e t h e m t o g l o w o n t h e i r o w n .
I f y o u p r o d u c e e n o u g h h e a t , i f s o m e t h i n g ' s g l o w i n g r e d , y o u c a n u s e t h e r m a l e l e c t r i c g e n e r a t o r s t o c a p t u r e t h a t h e a t a n d t u r n i t d i r e c t l y i n t o e l e c t r i c i t y . T h i s i s h o w t h i n g s l i k e V o y a g e r a n d , l e t ' s s e e , a l l t h e o t h e r s p a c e p r o b e s w i t h i n t e r e s t i n g n a m e s a r e p o w e r e d .
O n c e y o u ' r e t o o f a r f r o m t h e s u n f o r s o l a r p o w e r t o w o r k , y o u n e e d s o m e t h i n g t h a t d o e s n ' t t u r n o f f . S o y o u c a n u s e R T G s , w h i c h h a v e l o n g e n o u g h h a l f - l i v e s t o p r o d u c e s i g n i f i c a n t a m o u n t s o f p o w e r f o r a l o n g t i m e , b u t s h o r t e n o u g h h a l f - l i v e s s o t h a t t h e i r a c t i v i t y i s p r e t t y h i g h . A n d t h e y r e l e a s e a l o t o f e n e r g y a s r a d i a t i o n . A n d t h a t r a d i a t i o n i s h e a v y c h a r g e d p a r t i c l e s w h i c h y o u c a n c a p t u r e a s h e a t .
S o y e a h , a n a c t u a l l i t t l e s p h e r e o f p l u t o n i u m t h a t p r o d u c e s 1 0 0 w a t t s j u s t s i t t i n g t h e r e . T h e r e i s n o w a y t o t u r n i t o f f . T h a t ' s t h e e n d o f t h e s e n t e n c e . I t ' s p l u t o n i u m .
A n d f i n a l l y , t h e r e ' s n u c l e a r r o c k e t s . I f y o u t h i n k a b o u t u s i n g a r e a c t o r f o r t h r u s t i n s t e a d o f e l e c t r i c a l e n e r g y , t h e d e s i g n o f t h e r e a c t o r g e t s v e r y d i f f e r e n t . F o r e x a m p l e , y o u c a n s t a r t t o l e t t h i n g s g e t a w h o l e l o t h o t t e r w h e n t h e r e ' s n o o x y g e n i n s p a c e t o o x i d i z e t h i n g s .
A n d y o u r p r o p e l l a n t m a y b e w o u l d b e l i q u i d h y d r o g e n t h a t d o e s n ' t b u r n , b u t g o e s t h r o u g h t h e r e a c t o r a n d g e t s a c c e l e r a t e d , t u r n e d i n t o a g a s w i t h a h i g h k i n e t i c e n e r g y , t o f i r e o u t t h e b a c k o f t h e r o c k e t n o z z l e a n d p r o v i d e t h e t h r u s t t h a t y o u n e e d .
A n d s o i t ' s n u c l e a r r o c k e t s t h a t w o u l d r e a l l y b e t h e o n l y f e a s i b l e w a y w i t h o u t b e n d i n g s p a c e t i m e , w h i c h I d o n ' t t h i n k w e ' v e r e a l l y d o n e y e t , i n o r d e r t o g e t t o v e r y d i s t a n t s t a r s . L i k e t h a t p l a n e t t h e y j u s t f o u n d o r b i t i n g P r o x i m a C e n t a u r i - - f o u r l i g h t y e a r s a w a y . P r e t t y c l o s e , r i g h t ? N o . N o t r e a l l y .
A n d i f y o u t h i n k a b o u t h o w a n u c l e a r r o c k e t m i s s i o n w o u l d w o r k , w e l l , i t d o e s n ' t h a v e t o h a v e n e a r l y a s m u c h t h r u s t , e s p e c i a l l y i f y o u s t a r t f r o m o r b i t . M a y b e u s e a c h e m i c a l r o c k e t t o l a u n c h y o u r s e l f i n t o o r b i t , a n d t h e n s p e n d h a l f y o u r j o u r n e y a c c e l e r a t i n g v e r y , v e r y s l o w l y . A n d t h e n t u r n t h e r o c k e t a r o u n d , s p e n d t h e o t h e r h a l f o f t h e j o u r n e y d e c e l e r a t i n g v e r y , v e r y s l o w l y . S o y o u n e e d a l o n g , c o n s t a n t b u t l o w - l e v e l t h r u s t f o r t h e s e l o n g - l i v e n u c l e a r m i s s i o n s .
I ' m g o i n g t o s t o p h e r e b e c a u s e i t ' s f i v e m i n u t e s b e f o r e t h e h o u r . W e o n l y h a v e a f e w m o r e o f t h e s e t h i n g s t o g o t h r o u g h . B u t w h a t I w i l l a s k i s y o u g u y s h a n g t i g h t f o r t h e n e x t f e w m i n u t e s w h i l e t h e s e g u y s t a k e t h e c a m e r a s a p a r t . W e ' r e g o i n g t o g o t o m y l a b a n d s e e a n a p p l i c a t i o n
o f n u c l e a r w h i c h , l i k e I s a i d , i s p l a s m a s p u t t e r c o a t i n g .
A l l r i g h t , e v e r y o n e . S o w e l c o m e t o m y l a b o r a t o r y . T h i s i s t h e M e s o s c a l e N u c l e a r M a t e r i a l s g r o u p , w h e r e w e m a k e a n d b r e a k m a t e r i a l s f o r n u c l e a r t e c h n o l o g y , u s u a l l y n o t i n t h a t o r d e r . B u t w h a t e v e r . W e g e t i t d o n e s o m e h o w .
A n d t h i s i s R e i d T a n a k a , o n e o f m y g r a d u a t e s t u d e n t s , w h o h a s a c t u a l l y r e p a i r e d a n d g o i n g t o s h o w y o u t h e p h y s i c a l p r i n c i p l e s a n d o p e r a t i o n o f a s p u t t e r c o a t e r , w h i c h i s n o t h i n g m o r e t h a n a c o n t r o l l e d r a d i a t i o n d a m a g e m a c h i n e . A n d h e ' l l b e m a k i n g s o m e i n t e r e s t i n g d o o r p r i z e s f o r y o u g u y s .
R E I D T A N A K A : W e l l , a s P r o f e s s o r M i k e S h o r t s a i d , t h i s i s P r o f e s s o r M i k e S h o r t ' s . H e c a l l s i t s o m e t h i n g e l s e . I c a l l i t t h e h o m e - - t h e r e h a b i l i t a t i v e h o m e f o r o l d , o r p h a n e d e q u i p m e n t a n d o l d g r a d u a t e s . A l l r i g h t .
A n d s o t h i s i s - - a c t u a l l y , t h i s p i e c e o f g e a r h e r e , I d i d a l i t t l e r e s e a r c h o n i t , a n d I t h i n k i t w a s b u i l t a b o u t t h e s a m e t i m e a s I w a s e n t e r i n g c o l l e g e 3 5 y e a r s a g o . S o a b o u t 1 9 7 8 , m a y b e 1 9 8 0 . T h a t ' s h o w o l d t h i s t h i n g i s .
A n d n o w , s o P r o f e s s o r S h o r t g o e s a r o u n d , a s a l l o f u s , a n d w e s c r o u n g e a n d w e s c a b a n d w e p u t s t u f f t o g e t h e r . A n d y o u ' l l s e e t h a t r e a l l y i n d e e d , w e d o t h a t a l o t .
S o t h i s p a r t , w e p u t t o g e t h e r o u t o f a b u n c h o f p i e c e s o f p a r t s . I f y o u l o o k a t i t , a n d I ' l l t a l k [ ? t o i t ? ] a l i t t l e b i t . B u t t h e r e ' s a p r o c e d u r e t h a t w e ' v e g o t [ ? r i g g e d ? ] [ ? o u t p u t . ? ] B u t w e d o n ' t k n o w [ I N A U D I B L E ] , s o w e j u s t s o r t o f t h r o w t h e m t o g e t h e r .
S o w h a t y o u ' r e g o i n g t o s e e i s a l i t t l e d e m o n s t r a t i o n o f w h a t a s p u t t e r c o a t e r i s . Y o u ' r e g o i n g t o s e e a l i t t l e [ I N A U D I B L E ] .
A U D I E N C E : C o u l d y o u s c o o t i n h e r e , s o w e c a n [ ? h e a r y o u r m i c ? ? ]
R E I D T A N A K A : I t ' s u n d e r v a c u u m r i g h t n o w , v a c u u m p r e s s u r e . T h i s i s o u r v a c u u m [ ? o f f . ? ]
A U D I E N C E : L e t m e j u s t - - h e r e - - c o m e r i g h t h e r e s o y o u c a n s e e .
R E I D T A N A K A : [ I N A U D I B L E ] A g a i n , t h e r e i s a n o t h e r p r e s s u r e i n d i c a t i o n , b u t w e d o n ' t a c t u a l l y t r u s t t h a t o n e [ ? t o o m u c h . ? ] A l l r i g h t , w i t h o u t f u r t h e r a d o , I ' m g o i n g t o p o w e r i t o n .
W e ' r e g o i n g t o [ I N A U D I B L E ] [ ? c e n t e r ? ] [ ? a ? ] h i g h v o l t a g e . I t ' s a r g o n i n h e r e . W e ' v e g o t
a r g o n s u p p l i e s i n t h a t b o t t l e o v e r t h e r e . A n d [ I N A U D I B L E ] I j u s t t u r n u p t h e h i g h v o l t a g e p o w e r s u p p l y . T u r n i n g i t u p - -
M I C H A E L S H O R T : S h o u l d w e g e t t h e l i g h t s , R e i d ?
R E I D T A N A K A : V o l t a g e . Y e a h . W e c a n k i l l t h e l i g h t s .
M I C H A E L S H O R T : I ' l l g o g e t t h e m . I ' l l j u s t g e t t h e m r i g h t o v e r w h e r e y o u a r e .
R E I D T A N A K A : A n d i f y o u s e e t h r o u g h t h i s g l a s s j a r , i t ' s g o i n g t o b e a l i t t l e b i t o f a g l o w . S o m e o f y o u m i g h t b e a b l e t o s e e i t a l r e a d y .
M I C H A E L S H O R T : O h , y e a h . C o m e a l i t t l e c l o s e r . F r o m w h e r e I a m , y o u s t a r t t o s e e t h e g l o w i n g p u r p l e p l a s m a . S o t h a t ' s t h e i o n i z a t i o n o f t h e a r g o n c a u s i n g i t t o e l e c t r o s t a t i c a l l y a c c e l e r a t e t o w a r d s t h e g o l d t a r g e t . A n d t h a t ' s b l a s t i n g o f f g o l d i t e m s t h a t a r e t h e n c o a t i n g t h e s t u f f t h a t R e i d ' s c o a t i n g t h a t y o u ' l l s e e i n a s e c .
B u t t h i s i s a c o n t r o l l e d a p p l i c a t i o n o f i o n i z a t i o n a n d r a d i a t i o n d a m a g e u s i n g a c o u p l e o f k i l o v o l t a r g o n i o n - - d o n ' t k n o w i f y o u c a l l i t a b e a m , b u t a t l e a s t i n a r g o n i o n p l a s m a .
S o t h e r e ' s a f e w o t h e r t h i n g s t o n o t e . R e m e m b e r h o w w e t a l k e d a b o u t c h a r g e d p a r t i c l e s h a v i n g a c e r t a i n r a n g e i n m a t t e r ? W e l l , c h a r g e d p a r t i c l e s i n , l e t ' s s a y , l o w - e n e r g y p a r t i c l e s i n t h e k V r a n g e d o n o t h a v e a v e r y h i g h r a n g e e v e n i n g a s e s , w h i c h i s w h y R e i d h a s t h i s v a c u u m p u m p c o n n e c t e d . O t h e r w i s e , t h e a r g o n w o u l d n ' t m a k e i t t o w h e r e i t h a s t o d o t h e d a m a g e .
S o w h e n t h e r e ' s t o o m u c h g a s i n t h e r e - - s h u t s o f f . W h e n t h e r e ' s n o t e n o u g h a r g o n i n t h e r e , t h e r e ' s n o a r g o n t o d o t h e d a m a g e . S o w e ' r e a c t u a l l y e x c i t i n g a b o u t t w o k V i o n s . A n d t h e i r r a n g e i s h i g h e r t h a n t h e d i s t a n c e t h e y h a v e t o t r a v e l , s o t h e y a c t u a l l y m a k e i t w h e r e t h e y ' r e s u p p o s e d t o g o .
A n d t h i s i s a k i n d o f d i r e c t a p p l i c a t i o n o f N S E , a l o n g w i t h a f a i r b i t o f h i g h v o l t a g e e l e c t r o n i c s . A n d t h a t ' s p r e t t y m u c h a l l t h e r e i s t o i t .
R E I D T A N A K A : O K . S o w e h a v e a b o u t t w o m i n u t e s i f y o u w a n t t o t a k e a c l o s e r l o o k a n d j u s t [ I N A U D I B L E ] .
M I C H A E L S H O R T : Y e a h .
R E I D T A N A K A : I t ' s n o t g o i n g t o h u r t y o u .
M I C H A E L S H O R T : N o . G e t r i g h t i n t h e r e . D o y o u w a n t t o s e e - - i f y o u l o o k u n d e r n e a t h , y o u ' l l a c t u a l l y s e e t h a t b l u e
g l o w i n g r i n g . T h a t ' s a c t u a l l y a r i n g o f g o l d t h a t ' s b e i n g h i t b y t h e p l a s m a . A n d t h a t ' s c a u s i n g g o l d i o n s t o f i r e o n t o t h e t a r g e t .
R E I D T A N A K A : Y o u g u y s a l l t o o k c h e m i s t r y a t s o m e p o i n t , r i g h t ? W e l l , t h e y t e l l y o u t h a t o n e o f t h e g r e a t m y s t e r i e s o f t h e [ ? w o r l d ? ] [ ? a s ? ] [ ? w e ? ] [ ? k n o w i t ' s ? ] [ ? b e e n s o l v e d - - ? ] [ I N A U D I B L E ] t a k e s o m e t h i n g a n d t u r n i t i n t o g o l d . W e l l , y o u s h o u l d k n o w t h a t o n l y t h e n u k e s c a n d o t h a t . R i g h t ?
R e a l l y , y o u g o t t o g e t a w a y f r o m a l l t h e e l e c t r o n s a n d a l l t h a t o t h e r c h e m i s t r y s t u f f , a n d o n l y t h e n u k e s . S o i f y o u r e a l l y w a n t t o t u r n s o m e t h i n g t o g o l d , y o u g o t t o j o i n t h e n u c l e a r d e p a r t m e n t . J u s t s o y o u k n o w t h a t . K e e p t h a t i n m i n d .
M I C H A E L S H O R T : H a s e v e r y o n e h a d a c h a n c e t o g e t a c l o s e - u p l o o k ?
R E I D T A N A K A : A n d I t h i n k w e g o t a b o u t a n o t h e r m i n u t e o r s o t o l e t i t r u n . M I C H A E L S H O R T : O K . A n y o n e h a v e a n y q u e s t i o n s a b o u t w h a t y o u ' r e s e e i n g h e r e ? A U D I E N C E : I s i t g e t t i n g , l i k e , s u p e r h o t i n t h e r e , o r - -
M I C H A E L S H O R T : T h a t ' s a g o o d q u e s t i o n . T h e t e m p e r a t u r e d o e s n o t g o u p t h a t m u c h . T h e r e ' s c e r t a i n l y k i n e t i c e n e r g y t u r n e d i n t o t h e r m a l e n e r g y a s t h e a r g o n h i t s t h e g o l d , a n d t h e g o l d h i t s w h a t e v e r y o u ' r e t r y i n g t o c o a t . B u t t h e t o t a l a m o u n t o f e n e r g y , t h e d e n s i t y o f t h a t g a s i s e x t r e m e l y l o w .
T h a t ' s a n o t h e r r e a s o n w h y i n f u s i o n r e a c t o r s , t h e p l a s m a i s u p t o l i k e m i l l i o n s o r t e n s o f m i l l i o n s o f K e l v i n . T h e r e ' s j u s t n o t a l o t o f i t . S o i f y o u l o o k a t t h e t o t a l a m o u n t o f s t o r e d t h e r m a l e n e r g y i n a f u s i o n r e a c t o r , i t ' s q u i t e l o w , e v e n t h o u g h t h e t e m p e r a t u r e o r t h e r e l a t i o n t o t h e a v e r a g e k i n e t i c e n e r g y o f t h e m o l e c u l e s i s e x t r e m e l y h i g h . S o y e a h . G o o d q u e s t i o n .
I f y o u w a n t , p u t y o u r h a n d u p i n s i d e o f t h e c h a m b e r . I s i t w a r m ?
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ]
A U D I E N C E : I t ' s n o t w a r m a t a l l .
M I C H A E L S H O R T : N o t a t a l l . Y e p .
A U D I E N C E : T h e p l a s m a i s t h e a r g o n ? A n d w h e r e ' s t h e g o l d c o m i n g f r o m ? F r o m i n t h a t [ ? r i n g ? ]
M I C H A E L S H O R T : T h e r e w e g o .
R E I D T A N A K A : [ I N A U D I B L E ] w e ' l l s h o w y o u .
M I C H A E L S H O R T : Y e a h . W e ' l l o p e n i t u p a n d s h o w y o u . S o I ' l l g e t t h e l i g h t s o n n o w .
R E I D T A N A K A : O K . [ I N A U D I B L E ] .
A U D I E N C E : W h y i s n ' t t h e p r e s s u r e [ I N A U D I B L E ] ?
R E I D T A N A K A : W h a t ' s t h a t ?
A U D I E N C E : T h e p r e s s u r e c h a n g e d . [ I N A U D I B L E ] .
R E I D T A N A K A : Y e a h . F r o m t h e p o i n t t h a t w e - - w h e n y o u w a l k e d i n a n d s a w t h a t ?
A U D I E N C E : Y e a h .
R E I D T A N A K A : O K . T h e f i r s t t h i n g - - s o t h i s h a d a s o r t o f a s t a t i c a m o u n t o f a r g o n i n i t . A n d w h e n I t u r n e d o n t h e v o l t a g e , t h e h i g h v o l t a g e , t h a t ' s t o c r e a t e t h e p l a s m a . B u t t h e n i t h a s t o g e t f e d .
A n d s o w h a t I e n d e d u p d o i n g w i t h t h i s l i t t l e k n o b h e r e , I p r o b a b l y s h o u l d e x p l a i n t h a t , i s I w a s f e e d i n g i t a r g o n . T h a t a r g o n b o t t l e f r o m o v e r h e r e i t ' s g o i n g i n t o t h i s c h a m b e r . W h e n y o u ' r e f e e d i n g t h e a r g o n i n , t h e n t h e p r e s s u r e c a m e u p .
A n d i f t h e p r e s s u r e c o m e s u p t o o h i g h o n t h i s p a r t i c u l a r i n s t r u m e n t , t h e n i t h a s a n a u t o m a t i c c u t - o f f [ ? w h e n ? ] t h e h i g h v o l t a g e [ ? c u t s o u t . ? ] B e c a u s e o t h e r w i s e , y o u k n o w , o n e o f t h e r e a s o n s w h y i t w o r k s i s b e c a u s e w e h a v e s o f e w a t o m s i n t h e r e . [ I N A U D I B L E ] .
A U D I E N C E : [ ? G o o d . ? ]
R E I D T A N A K A : [ I N A U D I B L E ] w h a t a t m o s p h e r i c p r e s s u r e i s i n [ ? t o t a l ? ? ]
A U D I E N C E : 7 6 0 .
R E I D T A N A K A : 7 6 0 . [ I N A U D I B L E ] . M a y b e w e [ ? a c t u a l l y ? ] h a v e a l i t t l e b i t o f a [ I N A U D I B L E ] . S o t h i s i s t h a t - - t h a t ' s t h e g o l d r i n g .
A U D I E N C E : [ ? N e a t . ? ]
R E I D T A N A K A : A n d i n t h e c h a m b e r - -
M I C H A E L S H O R T : Y o u c a n p u t t h e - - y o u c a n p u t t h e r i n g f a c i n g d o w n f o r s t a b i l i t y i f y o u w a n t .
R E I D T A N A K A : W h a t ' s t h a t ?
M I C H A E L S H O R T : I s a i d , y o u c a n j u s t p u t t h e r i n g l y i n g f l a t d o w n i f y o u w a n t f o r s t a b i l i t y . Y e a h .
R E I D T A N A K A : A n d i n t h e c h a m b e r - - t h e p u r p o s e o f h a v i n g t h i s , a c t u a l l y , t h i s m a c h i n e , t h e m a i n r e a s o n t h a t w e u s e t h i s f o r i s i f y o u h a v e s o m e t h i n g t h a t y o u w a n t t o p u t i n t o a s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e , a n d - -
M I C H A E L S H O R T : W e ' r e a c t u a l l y g o i n g t o u s e o n e o f t h o s e i n c l a s s , s o - - y e a h .
R E I D T A N A K A : Y o u n e e d t o h a v e s o m e k i n d o f c o n d u c t i v e c o a t i n g o n i t . S o i f y o u ' r e l o o k i n g a t - - [ ? e s p e c i a l l y ?
] l i k e [ ? b i o l o g i c ? ] [ ? s t u f f , ? ] y o u a c t u a l l y c o a t i t w i t h s o m e t h i n g t h a t ' s c o n d u c t i v e .
S o t h e r e y o u s e e , i t h a s a g o l d c o a t o f a b o u t , I w o u l d g u e s s , I t h i n k f o r a s l o n g a s w e d i d i t f o r , s o m e t h i n g o n t h e l e v e l o f 2 0 0 [ I N A U D I B L E ] . I t ' s a p r e t t y t h i n c o a t .
M I C H A E L S H O R T : T h a t ' s a l l y o u n e e d , t h o u g h .
R E I D T A N A K A : R i g h t .
M I C H A E L S H O R T : R e m e m b e r , a f t e r q u i z n u m b e r o n e , w e w i l l b e p i l o t i n g - - w e l l , t w o o f y o u g u y s w e ' l l b e p i l o t i n g a s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e d o w n i n t h e b a s e m e n t . A n d b e f o r e w e l o o k a t w h a t e v e r s a m p l e s y o u w a n t t o s e e , w h e t h e r i t ' s o n e o f y o u r e y e l a s h e s , d u s t o n t h e f l o o r , o r a b u g y o u f o u n d o r s o m e t h i n g , w e ' l l w a n t t o c o a t i n g o l d , s o t h a t t h e e l e c t r o n s t h a t w e u s e f o r i m a g i n g w i l l h a v e a p l a c e t o g o . W e ' l l h a v e a c o n d u c t i v e p a t h , a n d t h e y w o n ' t c h a r g e u p , r u i n i n g t h e i m a g e .
R E I D T A N A K A : A l l r i g h t . I h a v e a q u e s t i o n .
M I C H A E L S H O R T : Y e a h ?
R E I D T A N A K A : I s a n y b o d y - - w a s a n y b o d y h e r e b o r n t h i s M i l l e n n i u m ? A n y o n e ? 2 0 0 0 o r l a t e r ? N o b o d y . A n y o n e i n 1 9 9 9 ? N o b o d y i n 1 9 9 9 ? [ I N A U D I B L E ] . H o w a b o u t ' 9 8 ? Y o u w e r e b o r n i n ' 9 8 ?
M I C H A E L S H O R T : T h e r e w e g o .
R E I D T A N A K A : A l l r i g h t . T h a t w o u l d b e - - [ I N A U D I B L E ] b r o u g h t m y g l a s s e s . I ' v e g o t t h a t 1 9 9 8 d i m e h e r e . I t ' s n o w g o l d - c o a t e d . A n d y o u c a n h a v e i t . [ I N A U D I B L E ] [ ? t o o ? ] [ ? b a d . I f ? ] [ ? s o m e b o d y ? ] [ ? w a n t e d ? ] [ I N A U D I B L E ] y o u g o t a q u a r t e r . Y o u [ ? c o u l d l i e ? ] [ ? a n d ? ] [ ? s a y - - ? ] B u t I g u e s s y o u a r e t h e y o u n g e s t [ I N A U D I B L E ] . Y e a h . A l l r i g h t . S o y o u w i n t h i s . N o w , i t ' l l r u b o f f .
A U D I E N C E : O K .
R E I D T A N A K A : S o [ I N A U D I B L E ] y o u - -
A U D I E N C E : [ ? I ' l l ? ] [ ? p r o b a b l y ? ] k e e p i t i n a p l a s t i c b a g .
R E I D T A N A K A : A n d - -
M I C H A E L S H O R T : [ ? G o l d ? ] [ ? c h a n g e . ? ]
R E I D T A N A K A : I g u e s s t h e o t h e r o n e s g o t o p e o p l e t h a t [ I N A U D I B L E ] . O h , n o ' 9 7 . H o w a b o u t a ' 9 6 ? Y o u ' r e a ' 9 6 ? [ I N A U D I B L E ]
A U D I E N C E : [ ? T h e r e ' s ? ] [ ? t h r e e . ? ]
R E I D T A N A K A : W h a t ' s t h a t ?
A U D I E N C E : T h e r e ' s t h r e e ' 9 6 s ,
R E I D T A N A K A : O h , t h e r e ' s t h r e e ' 9 6 s ? O K . Y o u g e t t h e - - y o u g e t t h e [ I N A U D I B L E ] .
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ] o v e r a y e a r o l d .
R E I D T A N A K A : A l l r i g h t . W h o w a n t s t h e n i c k e l t h a t ' s a ' 9 6 ?
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ] .
R E I D T A N A K A : Y o u g o i n g t o a r m w r e s t l e f o r i t ? M I C H A E L S H O R T : T h e r e y o u g o . R i g h t i n f r o n t o f y o u , R e i d . R E I D T A N A K A : W e l l , t h e r e ' s t h r e e o f t h e m . O K . M I C H A E L S H O R T : O K .
R E I D T A N A K A : [ I N A U D I B L E ] .
A U D I E N C E : T h a n k y o u .
R E I D T A N A K A : A n d w h o a r e t h e o t h e r t w o ' 9 6 s ? Y o u ' r e g o i n g t o h a v e t o a r m w r e s t l e . O n e g e t s a q u a r t e r , b u t o n e g e t s t h e d i m e .
M I C H A E L S H O R T : [ I N A U D I B L E ] . Y e p .
R E I D T A N A K A : T h a t ' s t h e o n l y f a i r w a y o f d o i n g [ ? i t , I t h i n k . ? ]
M I C H A E L S H O R T : T h a t ' s n o t a n u c l e a r t h i n g , b u t i f i t ' s f u n . R E I D T A N A K A : [ I N A U D I B L E ] . H e r e y o u g o [ I N A U D I B L E ] . A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ] .
R E I D T A N A K A : A n d t h e r e i s t h e q u a r t e r [ I N A U D I B L E ] .
A U D I E N C E : T h a n k s .
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ]
M I C H A E L S H O R T : T h i s o n e ?
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ] .
A U D I E N C E : Y e s . [ ? B e c a u s e ? ] [ ? i t ? ] [ ? w a s ? ] [ I N A U D I B L E ] . M I C H A E L S H O R T : [ I N A U D I B L E ] a c t u a l l y [ I N A U D I B L E ] . I t ' s j u s t - - A U D I E N C E : I t ' s [ ? m e m o r a b l e ? ] [ I N A U D I B L E ] .
R E I D T A N A K A : O K . Y e a h ?
A U D I E N C E : S o i s t h a t g o l d d e p o s i t e d a n y w h e r e e l s e i n t h a t c h a m b e r ?
R E I D T A N A K A : Y e a h . I f y o u l o o k - - a c t u a l l y , i f y o u l o o k i n t h e c h a m b e r , I m e a n , t h i s i s a l l - t h i s i s a l l [ ? f r o m i t ? ] [ ? b e i n g ? ] [ ? s p u t t e r e d . ? ] A n d i f y o u l o o k a r o u n d - - I c a n t u r n t h i s a l i t t l e . L o o k a t t h e g l a s s . I t g e t s o n t h e g l a s s , t o o .
S o i t a c t u a l l y g e t s - - i t g e t s e v e r y w h e r e . B u t i t ' s m o s t l y d i r e c t e d t o t h a t a r e a t h a t y o u s a w [ I N A U D I B L E ] . I h a v e a n o t h e r o f f e r . A r e y o u g u y s a l l n u k e s ? Y o u g u y s a r e a l l g o i n g t o b e i n t h e d e p a r t m e n t ?
M I C H A E L S H O R T : A l l b u t o n e .
R E I D T A N A K A : A h .
A U D I E N C E : [ ? N o t m e . ? ]
M I C H A E L S H O R T : B u t w e h a v e a n u k e e n t h u s i a s t . S o - - o t h e r w i s e , w o u l d n ' t b e i n t h i s c l a s s . A n d a n y o n e s c a r e d o f n u c l e a r i s p r o b a b l y n o t i n t h i s c l a s s .
R E I D T A N A K A : S o o b v i o u s l y , i t w a s p r e t t y e a s y f o r u s t o d o . W e h a v e t h i s m a c h i n e h e r e . I f y o u ' r e g o i n g t o b e p a r t o f o u r d e p a r t m e n t , i f y o u w a n t t o j u s t c o m e i n , w e c a n m a k e y o u a - - w e c a n m a k e y o u a q u a r t e r , O K ? I m e a n , I c o u l d e v e n s u p p l y t h e m . I f e e l r i c h [ ? e n o u g h ? ] I c a n [ I N A U D I B L E ] , b e c a u s e a l l t h i s g r a d s t u d e n t - - g r a d u a t e s c h o o l m o n e y I ' m g e t t i n g .
M I C H A E L S H O R T : N i c e .
R E I D T A N A K A : B u t - - a n y t h i n g e l s e ?
M I C H A E L S H O R T : A n y q u e s t i o n s f o r R e i d o n w h a t y o u j u s t s a w ? T h e g o a l i s t o s o r t o f g i v e y o u a r e a l l i f e , y o u k n o w , l e a r n 2 2 . 0 1 , y o u ' l l u n d e r s t a n d h o w t h e s e t h i n g s w o r k , a n d h o w y o u c a n m o d i f y t h e m , c r e a t e n e w s t u f f . T h a t ' s t h e g e n e r a l i d e a .
S a m e t h i n g b e h i n d l o o k i n g a t t h e e l e c t r o n m i c r o s c o p e f o r t h e f o c u s e d i o n b e a m , E D X e l e m e n t a l a n a l y s i s . I w a n t t o b r i n g w h a t w e ' r e t e a c h i n g y o u t o l i f e a s o f t e n a s w e c a n . S i n c e w e o n l y g o t o n e r e c i t a t i o n a w e e k , w e ' l l b e d o i n g i t a b o u t t h a t m u c h .
O n c e i n a w h i l e I m a y s c h e d u l e s o m e e x t r a s t u f f a s l o n g a s f o l k s a r e a v a i l a b l e . B u t w e ' r e g o i n g t o t r y a l l w e c a n t o h a v e d a y s l i k e t h i s , w h e r e y o u g e t t o s e e w h a t y o u ' r e l e a r n i n g i n r e a l l i f e .
A U D I E N C E : I t w a s c a l l e d a s p u t t e r ?
R E I D T A N A K A : S p u t t e r c o a t e r . A U D I E N C E : S p u t t e r c o a t e r . R E I D T A N A K A : S p u t t e r c o a t e r .
M I C H A E L S H O R T : I t ' s b e c a u s e t h e p r o c e s s o f t h e a r g o n h i t t i n g t h e g o l d i s a c t u a l l y k n o w n a s s p u t t e r i n g , w h i c h i s t h e b l a s t i n g o f f o f s u r f a c e a t o m s b y e n e r g e t i c p a r t i c l e s . I t ' s a c o n t r o l l e d f o r m o f r a d i a t i o n d a m a g e .
A U D I E N C E : W h a t ' s t h a t S w a g e l o k ?
M I C H A E L S H O R T : S w a g e l o k .
A U D I E N C E : S w a g e l o k .
R E I D T A N A K A : Y e a h .
A U D I E N C E : S o w h a t ' s a S w a g e l o k ?
R E I D T A N A K A : W e l l - -
M I C H A E L S H O R T : D o w e h a v e a n y p i e c e s h e r e ? L e t ' s s e e .
R E I D T A N A K A : [ ? W e ? ] [ ? h a v e ? ] [ ? l o t s . ? ] [ I N A U D I B L E ] i f y o u g o b a c k [ ? a r o u n d ? ] [ I N A U D I B L E ] t u b i n g t h a t y o u s e e b a c k i n t h e r e . T h e y ' r e c o n n e c t e d s o t h e y d o n ' t [ I N A U D I B L E ] . [ I N A U D I B L E ] [ ? p i p i n g ? ] [ I N A U D I B L E ] . I t ' s p r o p r i e t a r y - -
M I C H A E L S H O R T : T h e y ' r e a l l i n u s e .
R E I D T A N A K A : - - m a d e b y t h e S w a g e l o k c o m p a n i e s t o [ I N A U D I B L E ] .
M I C H A E L S H O R T : O h , h e r e w e g o .
R E I D T A N A K A : S o I d o n ' t k n o w i f M i k e ' s g o i n g t o t a k e y o u a r o u n d .
A U D I E N C E : [ ? A b s o l u t e l y ? ] [ I N A U D I B L E ] .
M I C H A E L S H O R T : T h i s i s S w a g e l o k t u b i n g . I t ' s g o t a t w o p i e c e f e r r u l e , w h i c h [ I N A U D I B L E ] a m e t a l - t o - m e t a l s e a l f o r m o v i n g l i q u i d o r g a s . A n d i t t a k e s a n i n s a n e l y h i g h p r e s s u r e .
S o a c t u a l l y , o v e r i n t h e n e x t r o o m , w e c a n l o o k o n o u r w a y o u t , w e ' v e b u i l t a r e a c t o r s i m u l a t o r , l i k e a n e x p e r i m e n t a l r e a c t o r t h a t r e p l i c a t e s a l l t h e c o n d i t i o n s e x c e p t f o r t h e r a d i a t i o n . W e h a d t o m a k e i t e n t i r e l y o u t o f S w a g e l o k t u b i n g , b e c a u s e t h i s s t u f f c a n h o l d t h e p r e s s u r e a n d t h e t e m p e r a t u r e w i t h o u t d e f o r m i n g t o o m u c h . S o w h e n y o u w a n t t o m a k e i t a b s o l u t e l y a i r t i g h t s e a l , u s e t h i n g s - - S w a g e l o k o r t h i n g s l i k e i t .
A U D I E N C E : I s i t s t a i n l e s s s t e e l ?
M I C H A E L S H O R T : T h i s i s s t a i n l e s s s t e e l . Y e p . B u t t h e y m a k e i t o u t o f t i t a n i u m o r o t h e r t h i n g s , t o o . B u t s t a i n l e s s s t e e l w o r k s f o r u s .
A U D I E N C E : T h a t ' s c o o l .
A U D I E N C E : I n a P W R , h o w m u c h p r e s s u r e i s t h e r e ?
M I C H A E L S H O R T : I n a P W R , t h e r e ' s 1 5 0 a t m o s p h e r e s o f p r e s s u r e . I t ' s a l s o 1 5 0 a t m o s p h e r e s o f p r e s s u r e o v e r i n t h e r o o m n e x t d o o r .
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ]
M I C H A E L S H O R T : L i k e I s a i d , i t ' s a l l t h e s a m e c o n d i t i o n s a s a r e a c t o r e x c e p t t h e r a d i a t i o n . T h e p r e s s u r e i s w h a t m a k e s i t r e a l l y d a n g e r o u s .
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ]
M I C H A E L S H O R T : Y e a h . W e ' l l l o o k t h r o u g h o n e o f t h e f e w b u l l e t p r o o f g l a s s s h i e l d s . B e c a u s e i f a n y t h i n g b l o w s o n t h a t l o o p , i t ' s l i k e a p r o j - - i t i s a p r o j e c t i l e . W e ' v e o n l y h a d o n e e x p l o s i o n . T h e r e w a s n o t e m p e r a t u r e a t t h e t i m e , b u t i t s o u n d e d l i k e a s h o t g u n b l a s t o v e r t h e s i d e o f y o u r s h o u l d e r . I t w a s l o u d .
A U D I E N C E : Y o u i n t h e r o o m ?
M I C H A E L S H O R T : T h e l o o p w a s r i g h t h e r e , a n d w e w e r e r i g h t i n f r o n t o f i t . T h e n t h e l o o p j u m p e d u p m a y b e a n i n c h . A n d w e j u m p e d u p a b o u t t h r e e f e e t . W e g o t s c a r e d . T h a t w a s w h a t h a p p e n s w h e n y o u i m p r o p e r l y t o r q u e a h i g h - p r e s s u r e f i t t i n g . B e c a u s e y o u ' v e a c t u a l l y g o t t o t i g h t e n t h e s e n u t s d o w n t o n o t t o o l o w a n d n o t t o o h i g h o f a t o r q u e , o t h e r w i s e , t h e y d o n ' t s e a l .
A n d u s u a l l y , y o u o n l y f i n d o u t t h a t t h e y d o n ' t s e a l w h e n t h e y ' r e a p p r o a c h i n g c l o s e t o t h e i r r a t e d t h i n g . A n d y o u ' r e l i k e , g r e a t . I t ' s a t h a l f p r e s s u r e . I t ' s O K . Y o u r e a c h 9 9 % p r e s s u r e a n d k a b o o m . T h a t ' s w h a t h a p p e n e d .
C o o l . T h a n k s a l o t , R e i d , f o r s h o w i n g t h i s t o u s a n d t a k i n g t i m e o u t o f y o u r d a y .
R E I D T A N A K A : N o p r o b l e m . A n y t i m e .
M I C H A E L S H O R T : I h o p e y o u g u y s e n j o y e d i t . S o n o p r o b l e m s t o w o r k t h r o u g h t h i s w e e k . T h a t ' s g o i n g t o c h a n g e s t a r t i n g T u e s d a y , n e x t c l a s s . S o h a v e a g o o d w e e k e n d . A n d I ' l l s e e y o u g u y s a l l o n T u e s d a y i n R o o m 2 4 - 1 1 5 , n e x t t o t h e r o o m w h e r e w e w e r e j u s t i n .