Bliżej wyspy stabilności. Uzyskano superciężki pierwiastek o najkrótszym okresie półrozpadu
Udało się uzyskać najkrócej istniejące superciężkie jądro. Naukowcy z GSI/FAIR z Darmstadt, Uniwersytetu Johannesa Gutenberga w Moguncji oraz Instytutu Heimholtza w Moguncji zbliżyli się do brzegów wyspy stabilności, uzyskując i dokonując precyzyjnych pomiarów ruthefordu-252.
Złożone z protonów i neutronów jądra atomowe utrzymywane są w całości dzięki oddziaływaniom silnym, najpotężniejszym z czterech oddziaływań podstawowych. Jednak posiadające ładunek dodatni protony odpychają się od siebie, co grozi rozpadem jądra i znakomicie utrudnia uzyskiwanie coraz cięższych pierwiastków.
Istnieją jednak pewne kombinacje protonów i neutronów, które dodatkowo zwiększają stabilność jądra atomowego. To tak zwane liczby magiczne. Z modelu powłokowego możemy wywnioskować, że te jądra, których powłoki są wypełnione, mają większą energię wiązania, są zatem stabilniejsze niż inne jądra. Liczby protonów i neutronów, dla których powłoki są wypełnione, nazywane są liczbami magicznymi. Obecnie uznane liczby magiczne zarówno dla protonów jak i neutronów to 2, 8, 20, 28, 50, 82 i 126. Jeśli mamy do czynienia z jądrem, dla którego i protony i neutrony występują w liczbie magicznej, mówimy o jądrze podwójnie magicznym. Jądrem podwójnie magicznym jest np. jądro tlenu, zawierające 8 protonów i 8 neutronów.
W latach 60. XX wieku fizycy-teoretycy zauważyli, że liczby magiczne znakomicie stabilizują jądra superciężkich pierwiastków, pozwalając im trwać przez bardzo długi czas, nawet przez miliardy lat. Te teoretyczne obliczenia potwierdzono wielokrotnie, obserwując czas połowicznego rozpadu coraz cięższych jąder, które zbliżają się do kolejnej liczby magicznej, wynoszącej dla neutronów 184.
Naukowcy z Darmstadt i Moguncji przybliżyli nas do wyspy stabilności, odkrywając najkrócej istniejące superciężkie jądro. Wykorzystali przy tym pewien trik. Niestabilne jądra superciężkich pierwiastków istnieją tak krótko, że trudno je rejestrować. Czasem jednak stany wzbudzone takich jąder znacząco wydłużają czas ich życia. Z moich obliczeń wynika, że te długotrwałe stany wzbudzone, tak zwane izomery, powszechnie występują jako zdeformowane jądra superciężkich pierwiastków. Tak więc wzbogacają one nasz obraz wyspy stabilności o „chmury stabilności” unoszące się nad morzem niestabilności, poetycko wyjaśnia doktor Khuyagbaatar Jadambaa z GSI/FAIR.
Uczeni zweryfikowali przewidywania Jadambaaya wykorzystując akcelerator UNILAC, w którym ołowianą folię poddali działaniu intensywnego promienia jąder tytanu-50. Produkty fuzji jąder ołowiu i tytanu, po trwającej 0,6 mikrosekundy podróży, trafiały do krzemowego detektora, które zarejestrował je, jak i produkty ich rozpadu. Na podstawie uzyskanych danych obliczono, że czas półrozpadu ruthefordu-252 w stanie podstawowym wynosi 60 nanosekund, co czyni go najkrócej żyjącym superciężkim pierwiastkiem. Rozpada się on w typowy dla superciężkich pierwiastków sposób, poprzez spontaniczne rozszczepienie (SF).
Komentarze (0)