FRIB znajduje pięć nowych izotopów we fragmentach platyny – Physics World

Zderzając ciężkie jony, fizycy w USA stworzyli pięć niewidzianych wcześniej izotopów jądrowych. Prowadzone przez Oleg Tarasow na Uniwersytecie Stanowym Michigan zespół zidentyfikował jądra w gruzach powstałych w wyniku fragmentacji platyny-198.

Fizycy znają prawie 300 naturalnie występujących izotopów, z czego około 250 jest stabilnych. Naukowcy stworzyli także około 3000 krótkotrwałych izotopów w laboratoriach takich jak Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), będący instytutem opartym na akceleratorach na Uniwersytecie Stanowym Michigan.

Izotopy krótkotrwałe występują również naturalnie w gwałtownych zdarzeniach astrofizycznych, takich jak supernowe i łączenie się gwiazd neutronowych. Uważa się, że w takich przypadkach niektóre z tych izotopów biorą udział w procesie szybkiego wychwytu neutronów (proces r), w wyniku którego powstają ciężkie pierwiastki, takie jak złoto.

Ułamek

„Liczba naturalnych izotopów to niewielki ułamek możliwych izotopów i niewielki ułamek liczby istniejących w ekstremalnych środowiskach astrofizycznych z aktywnymi reakcjami jądrowymi” – wyjaśnia Tarasow. „Zasadnicze pytanie brzmi: jakie kombinacje protonów i neutronów mogą utworzyć jądro atomowe lub rzadki izotop?”.

Odpowiedź na to pytanie jest jednym z celów projektu FRIB, który tworzy izotopy poprzez rozbijanie celów o energii do 200 MeV wiązkami ciężkich jonów. Dzięki najnowszemu zwiększeniu mocy wiązki obiekt jest obecnie gotowy zapewnić bezprecedensowy dostęp do ciężkich, bogatych w neutrony izotopów w jeszcze niezbadanych obszarach mapy jądrowej.

Dla zespołu Tarasowa jeden obszar szczególnie interesujący zawiera izotopy nieco lżejsze niż ołów-208. Do tej pory badanie tych jąder okazało się trudne ze względu na niską wydajność produkcji w eksperymentach w połączeniu z trudnościami w rozróżnieniu różnych jąder.

Fragmentacja pocisku

Dzięki FRIB „ciężkie izotopy zawierające znacznie więcej neutronów niż protonów można wytworzyć w wyniku fragmentacji pocisku, podczas której ciężka, stabilna wiązka, taka jak naturalny izotop platyny, jest uderzana w tarczę węglową z prędkością o połowę mniejszą niż prędkość światła” – wyjaśnia Tarasow.

Aby znaleźć nowe izotopy, badacze stanęli przed dwojakim zadaniem: posortować pozostałości po fragmentacji według różnych zawartych w nich izotopów oraz jednoznacznie zidentyfikować każdy izotop. Wyzwaniom tym udało się przezwyciężyć dzięki zastosowaniu zaawansowanego separatora rzadkich izotopów (ARIS) w ośrodku FRIB.

W sumie w wyniku fragmentacji przeprowadzonego przez zespół eksperymentu uzyskano pięć różnych izotopów pierwiastków tulu, iterbu i lutetu, których nigdy wcześniej nie obserwowano.

„Udana identyfikacja tych izotopów pokazuje możliwości separatora fragmentów ARIS w zakresie wysokiej rozdzielczości i jego potencjał dla przyszłych odkryć w obszarze wysokiego Z układu okresowego, zwłaszcza w miarę wzrostu intensywności wiązki” – mówi Tarasow.

Zespół jest przekonany, że jego wyniki to dopiero początek nowej, ekscytującej ery eksperymentów z fragmentacją. „Udało się tego dokonać niecały rok po rozpoczęciu operacji FRIB i zapewnia to ogromny potencjał naukowy podczas wykonywania podobnych pomiarów w przypadku fragmentacji ołowiu i uranu” – kontynuuje Tarasow.

W przyszłych eksperymentach Tarasow i współpracownicy będą dążyć do wytworzenia jąder zawierających 126 neutronów. To „magiczna liczba” i oczekuje się, że te jądra będą bardziej stabilne niż ich sąsiedzi na mapie jądrowej. To czyni je ważnym celem dla astrofizyków w badaniach nad procesem r. Zatem przyszłe badania mogą pomóc nam lepiej zrozumieć pochodzenie około połowy wszystkich pierwiastków we wszechświecie cięższych od żelaza.

Badania opisano w Physical Review Letters.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/frib-finds-five-new-isotopes-in-platinum-fragments/