FRIB löytää viisi uutta isotooppia platinafragmenteista – Physics World

Yhdysvaltalaiset fyysikot ovat luoneet viisi ennen näkemätöntä ydinisotooppia törmäämällä raskaita ioneja. Johdolla Oleg Tarasov Michigan State Universityssä ryhmä tunnisti ytimet platina-198:n pirstoutumisesta syntyneistä roskista.

Fyysikot tuntevat lähes 300 luonnossa esiintyvää isotooppia, joista noin 250 on pysyviä. Tutkijat ovat myös luoneet noin 3000 lyhytikäistä isotooppia laboratorioissa, kuten Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), joka on Michigan State Universityn kiihdytinpohjainen instituutti.

Lyhytikäisiä isotooppeja esiintyy luonnossa myös rajuissa astrofysikaalisissa tapahtumissa, kuten supernovien ja neutronitähtien fuusioissa. Näissä tapahtumissa joidenkin näistä isotoopeista uskotaan osallistuvan nopeaan neutronien sieppausprosessiin (r-prosessi), joka tuottaa raskaita alkuaineita, kuten kultaa.

Pieni murto-osa

"Luonnollisten isotooppien määrä on pieni murto-osa mahdollisista isotoopeista ja pieni murto-osa niistä lukumäärästä, joita esiintyy äärimmäisissä astrofysikaalisissa ympäristöissä, joissa on aktiivisia ydinreaktioita", Tarasov selittää. "Peruskysymys on: mitkä protonien ja neutronien yhdistelmät voivat muodostaa atomiytimen tai harvinaisen isotoopin?"

Tähän kysymykseen vastaaminen on yksi FRIB:n tavoitteista. Se luo isotooppeja murskaamalla raskaita ionisäteitä kohteiksi jopa 200 MeV:n energialla. Viimeisimmän säteen tehon lisäyksen ansiosta laitos on nyt valmis tarjoamaan ennennäkemättömän pääsyn raskaitille, runsaasti neutroneja sisältäville isotoopeille ydinkartan vielä tutkimattomilla alueilla.

Tarasovin tiimille yksi erityisen kiinnostava alue sisältää isotooppeja, jotka ovat hieman kevyempiä kuin lyijy-208. Tähän asti nämä ytimet ovat osoittautuneet haastaviksi tutkia kokeiden alhaisten tuotantosatojen ja eri ytimien erottamisen vaikeuden vuoksi.

Ammuksen pirstoutuminen

FRIB:n avulla "raskaita isotooppeja, joissa on paljon enemmän neutroneja kuin protoneja, voidaan tuottaa ammuksen fragmentaatiolla, jossa raskas vakaa säde, kuten platinan luonnollinen isotooppi, murskataan hiilikohteeksi puolella valon nopeudella", Tarasov selittää.

Uusien isotooppien löytämiseksi tutkijoiden edessä oli kaksinkertainen tehtävä: lajitella fragmentaatiojätteet sen sisältämien eri isotooppien mukaan ja tunnistaa yksiselitteisesti jokainen isotooppi. Nämä haasteet voitettiin käyttämällä Advanced Rare Isotope Separator (ARIS) -laitetta FRIB:ssä.

Kaiken kaikkiaan ryhmän fragmentointikoe tuotti viisi erilaista alkuaineiden isotooppia tuliumista, ytterbiumista ja lutetiumista, joita ei ollut koskaan aiemmin havaittu.

"Näiden isotooppien onnistunut tunnistaminen esittelee ARIS-fragmenttien erottimen korkearesoluutioisia ominaisuuksia ja sen potentiaalia tuleviin löytöihin jaksollisen järjestelmän korkean Z-alueen alueella, varsinkin kun säteen intensiteetti kasvaa", Tarasov sanoo.

Tiimi uskoo, että sen tulokset ovat vasta alkua uudelle jännittävälle pirstoutumiskokeiden aikakaudelle. "Tämä toteutui alle vuosi FRIB-toiminnan alkamisen jälkeen ja lupaa suurta tieteellistä potentiaalia suoritettaessa vastaavia mittauksia lyijyn ja uraanin pirstoutumisesta", Tarasov jatkaa.

Tulevissa kokeissa Tarasov ja kollegat pyrkivät tuottamaan ytimiä, jotka sisältävät 126 neutronia. Tämä on "maaginen luku" ja näiden ytimien odotetaan olevan vakaampia kuin ydinkartan naapurit. Tämä tekee niistä tärkeän kohteen astrofyysikoille heidän r-prosessia koskevissa tutkimuksissaan. Tuleva tutkimus voisi siis antaa meille paremman käsityksen noin puolet kaikista rautaa raskaammista universumin alkuaineista.

Tutkimusta kuvataan Fyysisen tarkastelun kirjaimet.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/frib-finds-five-new-isotopes-in-platinum-fragments/