Фізики щойно відкрили абсолютно нове атомне ядро

Фізики щойно ідентифікували абсолютно новий ізотоп найрідкіснішого елемента в земній корі нашої планети.

Маючи 85 протонів і 105 нейтронів, 190астатин є найлегшим ізотопом астатину з усіх відкритих досі, і може допомогти фізикам краще зрозуміти процес альфа-розпаду, а також структуру та обмеження атомних ядер.

“Дослідження нових ядер важливі для розуміння структури атомних ядер і меж відомої матерії”, – каже фізик Хенна Кокконен з Університету Ювяскюля у Фінляндії.

Астатин є високорадіоактивною і надзвичайно нестабільною речовиною. У природі він зустрічається лише як своєрідна сходинка, продукт розпаду важчих елементів, які, в свою чергу, швидко розпадаються на легші елементи. Найстабільнішим ізотопом астатину є 210-астатин, який має період напіврозпаду трохи більше 8 годин; більшість його ізотопів мають період напіврозпаду менше кількох секунд.

Ось чому він так рідко зустрічається в природі, і в будь-який момент часу на нашій планеті є лише один грам цього ізотопу. Він утворюється і знову розпадається, випромінюючи протони і нейтрони, поки не потрапляє в стабільну форму, наприклад, вісмуту або радону. Оскільки він такий короткоживучий, його властивості здебільшого виводяться на основі припущень і не відомі з будь-якою достовірністю.

Ми навіть не знаємо напевно, чи це галоген, чи металоїд. Це досить дивний елемент, без сумніву. Але його вивчення може допомогти нам не тільки зрозуміти сам елемент, але й деформацію ядер різних ізотопів та радіоактивний розпад.

Дослідження проводилося за допомогою газонаповненого сепаратора віддачі, який використовується для проведення експериментів з термоядерного синтезу-випаровування. Це коли важкі іони прискорюються в ядрах-мішенях, щоб перетворитися на важчі елементи, які потім розпадаються за допомогою альфа-процесу, викидаючи альфа-частинки, що складаються з двох протонів і двох нейтронів (в основному гелій), доки вони не стабілізуються.

Дослідники вистрілили 84-стронцієм в атоми срібла-мішені і вивчили отримані продукти розпаду. Вони не шукали 190-астатин, але 190-астатин – це те, що вони знайшли.

“У своїй дисертації я проаналізував експериментальні дані, серед яких був знайдений новий ізотоп”, – пояснює Кокконен.

Раніше найбільш нейтронно-дефіцитним ізотопом елемента, про який ми знали, був 192-астатин. Дослідники проаналізували нове відкриття і порівняли його з прогнозами моделей атомної маси, щоб з’ясувати, чи може воно розповісти нам щось нове про астатин.

Виявилося, що він цілком узгоджується з тим, що ми знаємо про цей елемент та альфа-розпад. Період напіврозпаду ізотопу становить лише 1 мілісекунду, а рівень енергії – 7750 кілоелектронвольт, що є цілком нормальним. Розпад також був безперешкодним з енергетичної точки зору; це просто означає, що він був миттєвим, а не відкладеним, як це може статися з деякими радіоактивними ізотопами важких елементів.

“Під час роботи над дисертацією та літнього стажування я познайомився з роботою групи ядерної спектроскопії, – каже Кокконен. “Тепер я дуже рада працювати в групі над своєю докторською дисертацією”.

Результати дослідження були опубліковані в журналі Physical Review C .