Το FRIB βρίσκει πέντε νέα ισότοπα σε θραύσματα πλατίνας - Physics World

Με τη σύγκρουση βαρέων ιόντων, οι φυσικοί στις ΗΠΑ έχουν δημιουργήσει πέντε πυρηνικά ισότοπα που δεν είχαν δει μέχρι τώρα. Με επικεφαλής τον Όλεγκ Ταράσοφ στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, η ομάδα αναγνώρισε τους πυρήνες στα συντρίμμια που παράγονται από τον κατακερματισμό της πλατίνας-198.

Σχεδόν 300 φυσικά ισότοπα είναι γνωστά στους φυσικούς, με περίπου 250 από αυτά να είναι σταθερά. Οι ερευνητές έχουν επίσης δημιουργήσει περίπου 3000 βραχύβια ισότοπα σε εργαστήρια όπως το Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), το οποίο είναι ένα ινστιτούτο που βασίζεται σε επιταχυντές στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν.

Τα βραχύβια ισότοπα εμφανίζονται φυσικά σε βίαια αστροφυσικά γεγονότα όπως οι συγχωνεύσεις σουπερνόβα και άστρων νετρονίων. Σε αυτά τα γεγονότα, μερικά από αυτά τα ισότοπα πιστεύεται ότι εμπλέκονται στη διαδικασία ταχείας σύλληψης νετρονίων (r-process), η οποία παράγει βαριά στοιχεία όπως ο χρυσός.

Μικρό κλάσμα

«Ο αριθμός των φυσικών ισοτόπων είναι ένα μικρό κλάσμα των πιθανών ισοτόπων και ένα μικρό κλάσμα του αριθμού που υπάρχουν σε ακραία αστροφυσικά περιβάλλοντα με ενεργές πυρηνικές αντιδράσεις», εξηγεί ο Tarasov. «Ένα θεμελιώδες ερώτημα είναι: ποιοι συνδυασμοί πρωτονίων και νετρονίων μπορούν να σχηματίσουν έναν ατομικό πυρήνα ή ένα σπάνιο ισότοπο;».

Η απάντηση σε αυτή την ερώτηση είναι ένας στόχος του FRIB, το οποίο δημιουργεί ισότοπα συνθλίβοντας δέσμες βαρέων ιόντων σε στόχους σε ενέργειες έως και 200 ​​MeV. Χάρη στην τελευταία αύξηση της ισχύος της δέσμης, η εγκατάσταση είναι πλέον έτοιμη να παρέχει άνευ προηγουμένου πρόσβαση σε βαριά, πλούσια σε νετρόνια ισότοπα σε ανεξερεύνητες ακόμη περιοχές του πυρηνικού χάρτη.

Για την ομάδα του Tarasov, μια περιοχή ιδιαίτερου ενδιαφέροντος περιέχει ισότοπα ελαφρώς ελαφρύτερα από το μόλυβδο-208. Μέχρι τώρα, αυτοί οι πυρήνες έχουν αποδειχθεί δύσκολο να μελετηθούν λόγω των χαμηλών αποδόσεων παραγωγής σε πειράματα, σε συνδυασμό με τη δυσκολία στη διάκριση μεταξύ διαφορετικών πυρήνων.

Κατακερματισμός βλήματος

Με το FRIB, «βαριά ισότοπα με πολλά περισσότερα νετρόνια από πρωτόνια μπορούν να παραχθούν με κατακερματισμό βλημάτων, όπου μια βαριά σταθερή δέσμη, όπως ένα φυσικό ισότοπο πλατίνας, συνθλίβεται σε έναν στόχο άνθρακα με τη μισή ταχύτητα του φωτός», εξηγεί ο Tarasov.

Για να βρουν νέα ισότοπα, οι ερευνητές αντιμετώπισαν ένα διπλό έργο: να ταξινομήσουν τα υπολείμματα κατακερματισμού σύμφωνα με τα διαφορετικά ισότοπα που περιέχει και να αναγνωρίσουν ξεκάθαρα κάθε ισότοπο. Αυτές οι προκλήσεις ξεπεράστηκαν χρησιμοποιώντας το Advanced Rare Isotope Separator (ARIS) στο FRIB.

Συνολικά, το πείραμα κατακερματισμού της ομάδας έδωσε πέντε διαφορετικά ισότοπα των στοιχείων θούλιο, υττέρβιο και λουτέτιο, τα οποία δεν είχαν παρατηρηθεί ποτέ πριν.

«Η επιτυχής αναγνώριση αυτών των ισοτόπων δείχνει τις δυνατότητες υψηλής ανάλυσης του διαχωριστή θραυσμάτων ARIS και τις δυνατότητές του για μελλοντικές ανακαλύψεις στην περιοχή υψηλού Z του περιοδικού πίνακα, ειδικά καθώς αυξάνεται η ένταση της δέσμης», λέει ο Tarasov.

Η ομάδα είναι πεπεισμένη ότι τα αποτελέσματά της είναι μόνο η αρχή μιας συναρπαστικής νέας εποχής για πειράματα κατακερματισμού. «Αυτό επιτεύχθηκε λιγότερο από ένα χρόνο μετά την έναρξη των επιχειρήσεων FRIB και υπόσχεται μεγάλες επιστημονικές δυνατότητες όταν εκτελούνται παρόμοιες μετρήσεις με κατακερματισμό μολύβδου και ουρανίου», συνεχίζει ο Tarasov.

Σε μελλοντικά πειράματα, ο Tarasov και οι συνεργάτες του θα στοχεύουν στην παραγωγή πυρήνων που θα περιέχουν 126 νετρόνια. Αυτός είναι ένας «μαγικός αριθμός» και αυτοί οι πυρήνες αναμένεται να είναι πιο σταθεροί από τους γείτονές τους στον πυρηνικό χάρτη. Αυτό τους καθιστά σημαντικό στόχο για τους αστροφυσικούς στις μελέτες τους για τη διαδικασία r. Έτσι, μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να μας δώσει μια καλύτερη κατανόηση της προέλευσης περίπου των μισών από όλα τα στοιχεία στο σύμπαν βαρύτερα από τον σίδηρο.

Η έρευνα περιγράφεται στο Επιστολές Φυσικής Επισκόπησης.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/frib-finds-five-new-isotopes-in-platinum-fragments/