FRIB finder fem nye isotoper i platinfragmenter – Physics World

Ved at kollidere tunge ioner har fysikere i USA skabt fem hidtil usete nukleare isotoper. Ledet af Oleg Tarasov ved Michigan State University identificerede holdet kernerne i affaldet produceret ved fragmenteringen af ​​platin-198.

Næsten 300 naturligt forekommende isotoper er kendt af fysikere, hvoraf omkring 250 er stabile. Forskere har også skabt omkring 3000 kortlivede isotoper på laboratorier som Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), som er et accelerator-baseret institut ved Michigan State University.

Kortlivede isotoper forekommer også naturligt i voldsomme astrofysiske begivenheder som supernovaer og neutronstjernefusioner. I disse begivenheder menes nogle af disse isotoper at være involveret i den hurtige neutronindfangningsproces (r-proces), som laver tunge grundstoffer som guld.

Lille brøkdel

"Antallet af naturlige isotoper er en lille brøkdel af de mulige isotoper og en lille brøkdel af det antal, der findes i ekstreme astrofysiske miljøer med aktive nukleare reaktioner," forklarer Tarasov. "Et grundlæggende spørgsmål er: hvilke kombinationer af protoner og neutroner kan danne en atomkerne eller en sjælden isotop?".

Besvarelsen af ​​dette spørgsmål er et mål med FRIB, som skaber isotoper ved at smadre tunge ionstråler til mål med energier op til 200 MeV. Takket være den seneste stigning i strålekraft er anlægget nu klar til at give hidtil uset adgang til tunge, neutronrige isotoper i endnu uudforskede områder af atomkortet.

For Tarasovs hold indeholder en region af særlig interesse isotoper lidt lettere end bly-208. Indtil nu har disse kerner vist sig at være udfordrende at studere på grund af lave produktionsudbytter i eksperimenter, kombineret med vanskeligheden ved at skelne mellem forskellige kerner.

Projektil fragmentering

Med FRIB kan "tunge isotoper med mange flere neutroner end protoner fremstilles ved projektilfragmentering, hvor en tung stabil stråle, såsom en naturlig isotop af platin, smadres ind i et kulstofmål med halvdelen af ​​lysets hastighed," forklarer Tarasov.

For at finde nye isotoper stod forskerne over for en todelt opgave: at sortere fragmenteringsaffaldet efter de forskellige isotoper, det indeholder, og entydigt identificere hver isotop. Disse udfordringer blev overvundet ved hjælp af Advanced Rare Isotope Separator (ARIS) hos FRIB.

Sammenlagt gav holdets fragmenteringseksperiment fem forskellige isotoper af grundstofferne thulium, ytterbium og lutetium, som aldrig var blevet observeret før.

"Den vellykkede identifikation af disse isotoper viser ARIS-fragmentseparatorens højopløsningsevner og dens potentiale for fremtidige opdagelser i high-Z-regionen af ​​det periodiske system, især når stråleintensiteten stiger," siger Tarasov.

Holdet er overbevist om, at dets resultater kun er starten på en spændende ny æra for fragmenteringseksperimenter. "Dette blev opnået mindre end et år efter FRIB-operationer startede, og lover et stort videnskabeligt potentiale, når man udfører lignende målinger med bly- og uranfragmentering," fortsætter Tarasov.

I fremtidige eksperimenter vil Tarasov og kolleger sigte mod at producere kerner indeholdende 126 neutroner. Dette er et "magisk tal", og disse kerner forventes at være mere stabile end deres naboer i atomkortet. Dette gør dem til et vigtigt mål for astrofysikere i deres studier af r-processen. Så fremtidig forskning kan give os en bedre forståelse af oprindelsen af ​​omkring halvdelen af ​​alle de grundstoffer i universet, der er tungere end jern.

Forskningen er beskrevet i Physical Review Letters.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
• PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
• PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
• PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/frib-finds-five-new-isotopes-in-platinum-fragments/