FRIB encontra cinco novos isótopos em fragmentos de platina – Physics World

Ao colidir íons pesados, os físicos nos EUA criaram cinco isótopos nucleares nunca antes vistos. Liderado por Oleg Tarasov na Michigan State University, a equipe identificou os núcleos nos detritos produzidos pela fragmentação da platina-198.

Quase 300 isótopos que ocorrem naturalmente são conhecidos pelos físicos, sendo cerca de 250 deles estáveis. Os pesquisadores também criaram cerca de 3000 isótopos de vida curta em laboratórios como o Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), que é um instituto baseado em acelerador da Michigan State University.

Isótopos de vida curta também ocorrem naturalmente em eventos astrofísicos violentos, como supernovas e fusões de estrelas de nêutrons. Nestes eventos, pensa-se que alguns destes isótopos estão envolvidos no rápido processo de captura de neutrões (processo r), que produz elementos pesados ​​como o ouro.

Pequena fração

“O número de isótopos naturais é uma pequena fração dos isótopos possíveis e uma pequena fração do número que existe em ambientes astrofísicos extremos com reações nucleares ativas”, explica Tarasov. “Uma questão fundamental é: que combinações de prótons e nêutrons podem formar um núcleo atômico ou um isótopo raro?”.

Responder a esta pergunta é um dos objetivos do FRIB, que cria isótopos ao colidir feixes de íons pesados ​​em alvos com energias de até 200 MeV. Graças ao mais recente aumento na potência do feixe, a instalação está agora preparada para fornecer acesso sem precedentes a isótopos pesados ​​e ricos em neutrões em regiões ainda inexploradas do mapa nuclear.

Para a equipa de Tarasov, uma região de particular interesse contém isótopos ligeiramente mais leves que o chumbo-208. Até agora, estes núcleos revelaram-se difíceis de estudar devido aos baixos rendimentos de produção em experiências, combinados com a dificuldade em distinguir entre diferentes núcleos.

Fragmentação de projéteis

Com o FRIB, “isótopos pesados ​​com muito mais nêutrons do que prótons podem ser produzidos por fragmentação de projéteis, onde um feixe pesado e estável, como um isótopo natural de platina, é esmagado em um alvo de carbono a metade da velocidade da luz”, explica Tarasov.

Para encontrar novos isótopos, os investigadores enfrentaram uma tarefa dupla: classificar os detritos da fragmentação de acordo com os diferentes isótopos que contém e identificar inequivocamente cada isótopo. Esses desafios foram superados usando o Advanced Rare Isotope Separator (ARIS) no FRIB.

Ao todo, a experiência de fragmentação da equipa produziu cinco isótopos diferentes dos elementos túlio, itérbio e lutécio, que nunca tinham sido observados antes.

“A identificação bem-sucedida destes isótopos mostra as capacidades de alta resolução do separador de fragmentos ARIS e o seu potencial para futuras descobertas na região Z alta da tabela periódica, especialmente à medida que a intensidade do feixe aumenta”, diz Tarasov.

A equipe está confiante de que seus resultados são apenas o começo de uma nova era emocionante para experimentos de fragmentação. “Isso foi realizado menos de um ano após o início das operações do FRIB e promete um grande potencial científico ao realizar medições semelhantes com fragmentação de chumbo e urânio”, continua Tarasov.

Em experiências futuras, Tarasov e colegas terão como objectivo produzir núcleos contendo 126 neutrões. Este é um “número mágico” e espera-se que estes núcleos sejam mais estáveis ​​do que os seus vizinhos no mapa nuclear. Isto os torna um alvo importante para os astrofísicos em seus estudos do processo-r. Assim, pesquisas futuras poderão nos dar uma melhor compreensão das origens de cerca de metade de todos os elementos do universo mais pesados ​​que o ferro.

A pesquisa é descrita em Physical Review Letters.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/frib-finds-five-new-isotopes-in-platinum-fragments/