Новые возможности для ядерной физики
Учёные из США и Европы разработали новый метод синтеза сверхтяжёлых элементов, который позволяет получить элементы с более высоким атомным номером, чем ранее достижимый. Этот метод был использован для синтеза изотопа ливермория (Z=116) путём облучения 50-титана на мишени из 244-Пу (плутония). Это открытие представляет собой первый случай, когда столкновение немагических ядер (non-magic nuclei) продемонстрировало потенциал создания других сверхтяжёлых атомов и изотопов.
Сверхтяжёлые элементы — это элементы с атомным номером выше 104. Они не встречаются в природе и могут быть получены только в лабораторных условиях с помощью мощных ускорителей частиц. Самый тяжёлый из известных нам элементов — уран с 92 протонами. Но учёным удалось синтезировать сверхтяжёлые элементы вплоть до оганесона с Z 118.
Традиционный метод синтеза сверхтяжёлых элементов включает бомбардировку мишеней из ряда актинидов пучком атомов кальция. Однако этот метод имеет свои ограничения, и время, необходимое для производства новых сверхтяжёлых элементов, увеличивается с ростом атомного номера.
Новая методика предполагает использование пучков 50-титана для облучения мишеней из 244-Пу. Это позволяет получить элементы с более высоким атомным номером, чем ранее достижимый. Используя 88-дюймовый циклотронный ускоритель в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, команда создала пучок, который в среднем составлял 6 триллионов ионов титана в секунду, которые выходили из циклотрона.
Проведя ряд измерений, учёные определили, что 290-ливерморий был получен посредством двух различных цепочек ядерного распада. Это открытие представляет собой первый случай, когда столкновение немагических ядер продемонстрировало потенциал создания других сверхтяжёлых атомов и изотопов.
«Это первое зарегистрированное производство SHE [сверхтяжелого элемента] вблизи предсказанного острова стабильности с пучком, отличным от 48-кальция», — заключили они. Сечение реакции, или вероятность взаимодействия, действительно уменьшилось, как и ожидалось с более тяжёлыми изотопами пучка, но «успех этого измерения подтверждает, что открытия новых SHE действительно находятся в пределах экспериментальной досягаемости».
Ожидается, что еще 50 изотопов сверхтяжёлых элементов будут открыты с помощью новых методов, таких как этот. Это открытие также имеет важное значение для понимания структуры ядра и свойств сверхтяжёлых элементов.
«Сегодня концепция «острова стабильности» остаётся интригующей темой, а её точное положение и протяжённость на диаграмме Сегре продолжают оставаться предметом активного изучения как в теоретической, так и в экспериментальной ядерной физике», — написали в своей статье Дж. М. Гейтс из LBNL и его коллеги.
