通过碰撞重离子,美国物理学家创造了五种以前未见过的核同位素。由...领着 奥列格·塔拉索夫 密歇根州立大学的研究小组鉴定了铂 198 碎片产生的碎片中的原子核。
物理学家已知近 300 种天然存在的同位素,其中约 250 种是稳定的。研究人员还在稀有同位素束设施 (FRIB) 等实验室(密歇根州立大学的加速器研究所)制造了约 3000 种短寿命同位素。
短命同位素也会自然发生在超新星和中子星合并等剧烈的天体物理事件中。在这些事件中,其中一些同位素被认为参与了快速中子捕获过程(r过程),该过程产生了金等重元素。
微小的分数
塔拉索夫解释说:“天然同位素的数量只占可能同位素的一小部分,也只占存在于活跃核反应的极端天体物理环境中的一小部分。” “一个基本问题是:质子和中子的什么组合可以形成原子核或稀有同位素?”。
回答这个问题是 FRIB 的目标之一,它通过将重离子束撞击能量高达 200 MeV 的目标来产生同位素。由于束流功率的最新增加,该设施现已准备好在核图表中尚未探索的区域提供前所未有的重、富中子同位素。
Tarasov 的团队特别感兴趣的一个区域含有比铅 208 稍轻的同位素。到目前为止,由于实验中的产量较低,而且难以区分不同的原子核,这些原子核的研究已被证明具有挑战性。
弹丸破碎
塔拉索夫解释说,借助 FRIB,“中子数远多于质子的重同位素可以通过射弹碎裂产生,其中重稳定束(例如铂的天然同位素)以光速的一半粉碎到碳靶中。”
为了寻找新的同位素,研究人员面临着双重任务:根据碎片碎片所含的不同同位素对其进行分类,并明确识别每种同位素。 FRIB 的先进稀有同位素分离器 (ARIS) 克服了这些挑战。
FRIB核设施瞄准的已知化学宇宙的最大扩张
总的来说,该团队的碎裂实验产生了铥、镱和镥元素的五种不同同位素,这是以前从未观察到的。
“这些同位素的成功识别展示了 ARIS 碎片分离器的高分辨率能力及其在元素周期表高 Z 区域未来发现的潜力,特别是随着光束强度的增加,”塔拉索夫说。
该团队相信,其结果只是碎片实验激动人心的新时代的开始。 “这是在 FRIB 运行开始不到一年后完成的,并且在对铅和铀碎片进行类似测量时有望实现巨大的科学潜力,”塔拉索夫继续说道。
在未来的实验中,塔拉索夫和同事的目标是产生含有 126 个中子的原子核。这是一个“神奇的数字”,这些原子核预计将比核图中的邻居更稳定。这使得它们成为天体物理学家研究 r 过程的重要目标。因此,未来的研究可以让我们更好地了解宇宙中大约一半比铁重的元素的起源。
该研究描述于 “物理评论快报”.
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