FRIB najde pet novih izotopov v fragmentih platine – Physics World

S trkanjem težkih ionov so fiziki v ZDA ustvarili pet prej nevidenih jedrskih izotopov. Voden z Oleg Tarasov na državni univerzi Michigan je ekipa identificirala jedra v ostankih, ki nastanejo pri fragmentaciji platine-198.

Fizikom je znanih skoraj 300 naravno prisotnih izotopov, od katerih jih je približno 250 stabilnih. Raziskovalci so ustvarili tudi približno 3000 kratkoživih izotopov v laboratorijih, kot je Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), ki je inštitut s pospeševalnikom na Michigan State University.

Kratkoživi izotopi se naravno pojavljajo tudi v silovitih astrofizičnih dogodkih, kot so supernove in združitve nevtronskih zvezd. V teh dogodkih naj bi bili nekateri od teh izotopov vključeni v proces hitrega zajemanja nevtronov (r-proces), ki tvori težke elemente, kot je zlato.

Majhen delček

"Število naravnih izotopov je majhen del možnih izotopov in majhen del števila, ki obstajajo v ekstremnih astrofizičnih okoljih z aktivnimi jedrskimi reakcijami," pojasnjuje Tarasov. "Temeljno vprašanje je: kakšne kombinacije protonov in nevtronov lahko tvorijo atomsko jedro ali redek izotop?"

Odgovor na to vprašanje je eden od ciljev FRIB, ki ustvarja izotope z razbijanjem težkih ionskih žarkov v tarče pri energijah do 200 MeV. Zahvaljujoč zadnjemu povečanju moči žarka je objekt zdaj pripravljen zagotoviti dostop brez primere do težkih, z nevtroni bogatih izotopov v še neraziskanih regijah jedrske karte.

Za Tarasovo ekipo ena regija, ki je še posebej zanimiva, vsebuje izotope, ki so nekoliko lažji od svinca-208. Do sedaj so se ta jedra izkazala za zahtevna za preučevanje zaradi nizkih proizvodnih donosov v poskusih, skupaj s težavami pri razlikovanju med različnimi jedri.

Razdrobljenost projektila

S FRIB lahko "težke izotope z veliko več nevtroni kot protoni proizvedemo s fragmentacijo izstrelka, kjer se težek stabilen žarek, kot je naravni izotop platine, razbije v ogljikovo tarčo s polovično hitrostjo svetlobe," pojasnjuje Tarasov.

Da bi našli nove izotope, so se raziskovalci soočili z dvojno nalogo: razvrstiti fragmentirane ostanke glede na različne izotope, ki jih vsebuje, in nedvoumno identificirati vsak izotop. Te izzive so premagali z naprednim ločevalnikom redkih izotopov (ARIS) pri FRIB.

Eksperiment fragmentacije ekipe je skupaj dal pet različnih izotopov elementov tulija, iterbija in lutecija, ki še nikoli niso bili opaženi.

"Uspešna identifikacija teh izotopov prikazuje zmožnosti visoke ločljivosti separatorja fragmentov ARIS in njegov potencial za prihodnja odkritja v območju z visokim Z periodnega sistema, zlasti ko se intenzivnost žarka poveča," pravi Tarasov.

Ekipa je prepričana, da so njeni rezultati le začetek vznemirljive nove dobe za poskuse fragmentacije. "To je bilo doseženo manj kot leto dni po začetku delovanja FRIB in obljublja velik znanstveni potencial pri izvajanju podobnih meritev z drobljenjem svinca in urana," nadaljuje Tarasov.

V prihodnjih poskusih si bodo Tarasov in sodelavci prizadevali izdelati jedra, ki vsebujejo 126 nevtronov. To je "magična številka" in pričakuje se, da bodo ta jedra stabilnejša od svojih sosedov v jedrski karti. Zaradi tega so pomembna tarča za astrofizike v njihovih študijah r-procesa. Tako bi nam prihodnje raziskave lahko omogočile boljše razumevanje izvora približno polovice vseh elementov v vesolju, težjih od železa.

Raziskava je opisana v Pisni pregledi fizike.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/frib-finds-five-new-isotopes-in-platinum-fragments/