Нов свръхтежък изотоп разкрива сложна връзка между квантовите ефекти и деленето
Oткрит е нов свръхтежък изотоп, 257 Sg (сиборгий), чиито свойства дават нова информация за нуклеарната непоклатимост и деленето на най-тежките детайли.
Статията, описваща достижението на учени от GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Германия, е оповестена в Physical Review Letters.
Свръхтежките детайли съществуват в внимателен баланс сред привличащата нуклеарна мощ, която държи протоните и неутроните дружно, и отблъскващата електромагнитна мощ, която раздалечава позитивно заредените протони.
Без квантовите резултати на ядрото, аналогични на електронните обвивки в атомите, тези солидни ядра биха се разделили за по-малко от една трилионна част от секундата.
Проучването разкрива непълното ни схващане за това по какъв начин се държат най-екстремните атомни ядра, като откритията допускат, че квантовите резултати, които защищават свръхтежките ядра от неотложно раздробяване, може да работят по друг метод, в сравнение с се смяташе до момента.
Изследване на нуклеарната непоклатимост
Международният проучвателен екип употребява газопълнения сепаратор TASCA на Института за проучване на тежки йони GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung), с цел да сътвори 257 Sg посредством реакции на синтез сред ядра хром-52 и олово-206.
Те откриват, че новият изотоп съществува 12,6 милисекунди, по-дълго от неговия комшия 258 Sg, и се разпада както посредством непринудено разделяне, по този начин и посредством емисия на алфа-частици.
Пътят на алфа разпад се оказа изключително индикативен. Когато 257Sg излъчва алфа парченце, той се трансформира в 253Rf (ръдърфордий), който по-късно се разделя единствено след 11 микросекунди.
Това наблюдаване поддържа скорошни открития, които слагат под въпрос обичайното схващане за това по какъв начин ъгловият миг въздейства на деленето. Очаквало се е по-високите квантови цифри K да обезпечат по-силна спънка за деленето, само че нововъзникващите данни демонстрират, че тази връзка може да е по-сложна, в сравнение с се смяташе преди.
" Изследвахме изотопите 257 Sg и 253 Rf и установихме, че като цяло K-квантовите цифри в действителност попречват деленето ", споделя съавторът доктор Павол Мосат (Pavol Mosat) от GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. " Абсолютната стойност на пречките обаче към момента е незнайна. "
Първият K-изомер в сиборгий
Може би още по-значимо е откритието на екипа на първото K-изомерно положение в изотоп на сиборгий. K-изомерите са специфични нуклеарни конфигурации с висок ъглов миг, които се съпротивляват на деленето доста по-ефективно от елементарните нуклеарни положения.
В 259 Sg откривателите са разкрили сигнал за конверсионен електрон, появяващ се 40 микросекунди след образуването на ядрото, което е мощно доказателство за K-изомерно положение, което може да бъде устойчиво против деленето стотици пъти по-дълго от главното положение.
" K изомерни положения към този момент са следени в свръхтежки ядра като 252-257 Rf и 270 Ds ", отбелязва съавторът доктор Джадамба Хуягбаатар (Khuyagbaatar Jadamba) от GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. " Наблюдавахме K-изомер извънредно в ядра със 106 протона, т.е. в изотопи на Sg за първи път. "
Това изобретение запълва основна празнота в разбирането на учените за свръхтежките детайли и би могло да има дълбоки последствия за бъдещите старания за разкриване на детайли.
Последици за " островът на непоклатимост "
Откритието идва в сериозен миг в проучванията на свръхтежките детайли.
Учените от дълго време търсят теоретичния " остров на непоклатимост " - район, където избрани свръхтежки ядра биха могли да съществуват за продължителни интервали заради удобни обвивни резултати. Новите открития обаче демонстрират, че този пейзаж може да е по-сложен от предстоящото.
" Възможно е свръхтежкото ядро, да вземем за пример изотоп на към момента неоткрит детайл, да живее по-малко от 1 μs [микросекунда] ", показва Хуягбаатар.
" Ако е по този начин, тогава откриването на детайл 120 евентуално ще се сблъска с провокации при разделянето и откриването. Ако обаче в това ядро съществува K-изомерно положение, то би могло да съществува по-дълго, както неотдавна демонстрирахме с 252 Rf. "
Изследователите считат, че към момента неоткритият 256 Sg може да има фрапантно по-кратък интервал на полуразпад от теоретичните прогнози, евентуално спадайки от плануваните 6 микросекунди до единствено една наносекунда.
Такова доста отклоняване в стабилността би представлявало значимо ново просветление в нуклеарната физика.
Технически провокации и бъдеща работа
Експерименталното достижение изисква превъзмогване на обилни механически провокации. Работата с ядра, които съществуват едвам за милисекунди, изисква извънредно бързи системи за детекция и точно установяване на времето.
" В случай на краткоживеещи ядра е доста значимо да има сепаратор с релативно къса дължина и, по-важното, да има бърза цифрова електроника, която може да разплита сигналите за радиоактивен разпад до към 100 ns ", изяснява Хуягбаатар.
Екипът създаде профилирана цифрова електроника в GSI, която се оказа основна за откриването на голям брой свръхтежки детайли.
Следващата цел на екипа е синтезирането на 256 Sg, с цел да се ревизира дали плануваното трагично понижаване на стабилността фактически се случва.
" Всъщност ще се опитаме да проучим спомагателни случаи на дългоживеещи K-изомерни положения в свръхтежки ядра ", отбелязва Мосат. " Що се отнася до настоящата тематика, най-близкият ни проект ще бъде да се опитаме да синтезираме идващия незнаен 256 Sg. "
Статията, описваща достижението на учени от GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Германия, е оповестена в Physical Review Letters.
Свръхтежките детайли съществуват в внимателен баланс сред привличащата нуклеарна мощ, която държи протоните и неутроните дружно, и отблъскващата електромагнитна мощ, която раздалечава позитивно заредените протони.
Без квантовите резултати на ядрото, аналогични на електронните обвивки в атомите, тези солидни ядра биха се разделили за по-малко от една трилионна част от секундата.
Проучването разкрива непълното ни схващане за това по какъв начин се държат най-екстремните атомни ядра, като откритията допускат, че квантовите резултати, които защищават свръхтежките ядра от неотложно раздробяване, може да работят по друг метод, в сравнение с се смяташе до момента.
Изследване на нуклеарната непоклатимост
Международният проучвателен екип употребява газопълнения сепаратор TASCA на Института за проучване на тежки йони GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung), с цел да сътвори 257 Sg посредством реакции на синтез сред ядра хром-52 и олово-206.
Те откриват, че новият изотоп съществува 12,6 милисекунди, по-дълго от неговия комшия 258 Sg, и се разпада както посредством непринудено разделяне, по този начин и посредством емисия на алфа-частици.
Пътят на алфа разпад се оказа изключително индикативен. Когато 257Sg излъчва алфа парченце, той се трансформира в 253Rf (ръдърфордий), който по-късно се разделя единствено след 11 микросекунди.
Това наблюдаване поддържа скорошни открития, които слагат под въпрос обичайното схващане за това по какъв начин ъгловият миг въздейства на деленето. Очаквало се е по-високите квантови цифри K да обезпечат по-силна спънка за деленето, само че нововъзникващите данни демонстрират, че тази връзка може да е по-сложна, в сравнение с се смяташе преди.
" Изследвахме изотопите 257 Sg и 253 Rf и установихме, че като цяло K-квантовите цифри в действителност попречват деленето ", споделя съавторът доктор Павол Мосат (Pavol Mosat) от GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. " Абсолютната стойност на пречките обаче към момента е незнайна. "
Първият K-изомер в сиборгий
Може би още по-значимо е откритието на екипа на първото K-изомерно положение в изотоп на сиборгий. K-изомерите са специфични нуклеарни конфигурации с висок ъглов миг, които се съпротивляват на деленето доста по-ефективно от елементарните нуклеарни положения.
В 259 Sg откривателите са разкрили сигнал за конверсионен електрон, появяващ се 40 микросекунди след образуването на ядрото, което е мощно доказателство за K-изомерно положение, което може да бъде устойчиво против деленето стотици пъти по-дълго от главното положение.
" K изомерни положения към този момент са следени в свръхтежки ядра като 252-257 Rf и 270 Ds ", отбелязва съавторът доктор Джадамба Хуягбаатар (Khuyagbaatar Jadamba) от GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. " Наблюдавахме K-изомер извънредно в ядра със 106 протона, т.е. в изотопи на Sg за първи път. "
Това изобретение запълва основна празнота в разбирането на учените за свръхтежките детайли и би могло да има дълбоки последствия за бъдещите старания за разкриване на детайли.
Последици за " островът на непоклатимост "
Откритието идва в сериозен миг в проучванията на свръхтежките детайли.
Учените от дълго време търсят теоретичния " остров на непоклатимост " - район, където избрани свръхтежки ядра биха могли да съществуват за продължителни интервали заради удобни обвивни резултати. Новите открития обаче демонстрират, че този пейзаж може да е по-сложен от предстоящото.
" Възможно е свръхтежкото ядро, да вземем за пример изотоп на към момента неоткрит детайл, да живее по-малко от 1 μs [микросекунда] ", показва Хуягбаатар.
" Ако е по този начин, тогава откриването на детайл 120 евентуално ще се сблъска с провокации при разделянето и откриването. Ако обаче в това ядро съществува K-изомерно положение, то би могло да съществува по-дълго, както неотдавна демонстрирахме с 252 Rf. "
Изследователите считат, че към момента неоткритият 256 Sg може да има фрапантно по-кратък интервал на полуразпад от теоретичните прогнози, евентуално спадайки от плануваните 6 микросекунди до единствено една наносекунда.
Такова доста отклоняване в стабилността би представлявало значимо ново просветление в нуклеарната физика.
Технически провокации и бъдеща работа
Експерименталното достижение изисква превъзмогване на обилни механически провокации. Работата с ядра, които съществуват едвам за милисекунди, изисква извънредно бързи системи за детекция и точно установяване на времето.
" В случай на краткоживеещи ядра е доста значимо да има сепаратор с релативно къса дължина и, по-важното, да има бърза цифрова електроника, която може да разплита сигналите за радиоактивен разпад до към 100 ns ", изяснява Хуягбаатар.
Екипът създаде профилирана цифрова електроника в GSI, която се оказа основна за откриването на голям брой свръхтежки детайли.
Следващата цел на екипа е синтезирането на 256 Sg, с цел да се ревизира дали плануваното трагично понижаване на стабилността фактически се случва.
" Всъщност ще се опитаме да проучим спомагателни случаи на дългоживеещи K-изомерни положения в свръхтежки ядра ", отбелязва Мосат. " Що се отнася до настоящата тематика, най-близкият ни проект ще бъде да се опитаме да синтезираме идващия незнаен 256 Sg. "
Източник: cross.bg
КОМЕНТАРИ