24 Ноября 2017
МОСКВА, 24 ноября Наблюдения за поведением нестабильных атомов меди помогли физикам из ЦЕРН доказать, что никель-78 есть двойным магическим изотопом, располагающим необычно высокой стабильностью, что приближает нас к открытию постоянных сверхтяжелых элементов, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Магия цифр
Все ядра элементов тяжелее водорода состоят из двух типов элементарных частиц – протонов, заряженных благотворного, и нейтронов, не имеющих заряда. То, как много протонов и нейтронов содержит атом, определяет то, насколько стабильным он есть. При избытке и того, и другого типа частиц ядро старается избавиться от лишних протонов или нейтронов, выбрасывая или альфа-частицу, голое ядро гелия-4, или же трансформирую один из нейтронов в протон или наоборот.
В некоторых редких случаях, когда в атоме держится гораздо больше нейтронов, чем протонов, подобные распады доводят к выделению свободных нейтронов или пар нейтронов и электронов. Пока ученые не знают, как часто происходят подобные мероприятия и не знают, которые именно процессы заставляют нестабильное ядро вести себя таким образом, что мешает точному определению того, какие элементы формируются в звездах и как подобные нуклоны влияют на поведение топлива в ядерных реакторах.
Ситуация осложняется тем, что существует целый набор элементов с определенным количеством протонов и нейтронов, так называемым магическим числом – 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126, которые обладают заметно более высокой стабильностью, чем предсказывает теория, и не раздробляются подобным образом. Как думают сегодня ученые, понимание принципов нейтронного распада ядер позволит нам вычислять подобные магические числа абстрактным, а не искать их вслепую.
Все эти тайны, как отмечает Велкер, пытается рассекретить проект ISOLDE – один из самых долгоживущих ускорителей и изотопных фабрик ЦЕРН, начавший свою работу в 1967 году и продолжающий совершать открытия и производить сверхредкие элементы до сих пор.
В рамках этого эксперимента ученые обстреливают мишень из урана, сплавов других металлов и прочих элементов при помощи пучков нуклонов. Большая часть частиц пролетает сквозь этот экран, однако часть их них взаимодействует с его атомами и превращает их в другие химические элементы. Детекторы ISOLDE измеряют массу и другие свойства этих элементов, что позволяет ученым искать полноценные магические изотопы и изучать их свойства.
Сверхновая в лаборатории
Многие подобные вещества, по словам ученого, изучать достаточно сложно, так как они возникают внутри ускорителя крайне жидкого и распадаются очень быстро. Ярким примером этого является никель-78 – сверхтяжелый изотоп такого металла, не существующий на Земле, но являющийся одним из главных продуктов термоядерных реакций внутри сверхновых.
Его редкость подчеркивает то, что до недавнего времени ученые практически ничего не знали об этом изотопе, в том числе и его период полураспада, который составляет, как показали опыты на установке NCSL в 2005 году, примерно 110 миллисекунд. С другой стороны, никель-78 всегда увлекал астрономов и физиков-теоретиков, так как он является обладателем сразу двух магических чисел – он содержит в себе 28 протонов и 50 нейтронов, и играет важную роль в рождении урана и других сверхтрудных элементов.
Велкер и его коллеги по коллаборации ISOLDE смогли доказать, что данный изотоп действительно есть магическим, наблюдая за соседом никеля-78 по периодической таблице Менделеева, нестабильной медью-79, раздробляющейся примерно за то же самое время.
Соседи магических изотопов, как отмечает ученый, тоже обладают достаточно необычными свойствами, и их изучение позволяет физикам достаточно точно определить свойства этого неона, не имея его на руках и не проводя экспериментов с ним. К брать себе в примеру, разница в массе меди-79, никеля-78 или меди-78 должна быть меньше, чем различия в весе между более легкими изотопами меди.
Руководствуясь этой идеей, ученые добавили большое количество атомов меди и измерили их массы. Эти опыты показали, что нуклоны и протоны в атомах меди-79 и меди-78 действительно сцеплены друг с другом сильнее, чем в других изотопах такого металла, что подтвердило колдовскую природу их соседа, никеля-78.
Это открытие, как отмечают учителя, позволяет ЦЕРН приступить к поискам еще более тяжелых неонов с магическим числом протонов и нейтронов, и открытию полноценных элементов с крайне нестандартным размещением протонов и нейтронов внутри их ядра, природу которых еще предстоит раскрыть.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....