Isotop unsur-unsur kimia ke-120 dan ke-124 mempunyai kecenderungan untuk panjang umur • Igor Ivanov • Berita sains mengenai "Unsur" • Fizik, Kimia

Isotop unsur-unsur kimia ke-120 dan ke-124 mempunyai kecenderungan untuk panjang umur

Rajah. 1. Pengesan INDRA di makmal pemecut Perancis GANIL, di mana hasil yang dijelaskan diperolehi. Foto dari phototheque.in2p3.fr

Fizik Perancis menguji eksperimen ahli teori bahawa beberapa isotop unsur-unsur ke-120 dan ke-124 telah meningkatkan kestabilan. Mungkin, unsur-unsur ini mempunyai isotop yang sangat lama.

Pencarian isotop-elemen superheavy yang lama adalah salah satu fizik nuklear yang paling menarik. Hari ini, banyak unsur transuranik telah disintesis, tetapi semuanya ternyata tidak stabil. Para ahli teori telah lama meramalkan bahawa di antara "isotop" isotop yang tidak stabil ini mungkin terdapat "pulau-kestabilan" – kumpulan-kumpulan khas nukleus dengan jangka hayat anomali.

Hujah yang paling biasa memihak kepada ini adalah ramalan model shell nuklear, yang telah berfungsi dengan baik untuk penerangan nukleus biasa. Dalam model ini, proton atau sampul surat neutron yang diisi sepenuhnya memberikan nukleus kestabilan khas, secara mendadak meningkatkan hayatnya. Pengiraan berdasarkan model shellmereka meramalkan kepelbagaian pulau seperti di suatu tempat di rantau ini dari 114 hingga ke-126 elemen (nilai yang berbeza diperolehi dalam model yang berbeza). Ia adalah sejenis isotop yang banyak ahli fizik kini sedang memburu.

Rekod masih merupakan sintesis elemen 116 dan 118 di Pusat Gabungan Penyelidikan Nuklear di Dubna, Wilayah Moscow. Ahli fizik Dubna mempunyai rancangan untuk menemui unsur-unsur yang lebih berat, tetapi perlu diingat bahawa sintesis langsung mereka dalam perlanggaran nukleus ringan adalah tugas yang sangat sukar. Pertama, hanya nukleus yang mempunyai jumlah neutron yang mencukupi dapat lebih stabil atau stabil. Untuk mensintesis mereka, perlu untuk mendorong nukleus berlebihan cahaya, yang mereka sendiri jarang. Kedua, semakin berat inti, semakin kecil kemungkinannya dilahirkan, sehingga dalam beberapa bulan pengoperasian pemecut hanya beberapa teras dilahirkan.

Dengan ini, ahli fizik eksperimen juga mencari yang lain, mungkin tidak langsung, cara untuk mengesahkan ramalan ahli teori. Satu kaedah sedemikian telah berjaya diuji baru-baru ini oleh sekumpulan ahli fizik yang bekerja dengan pengesan INDRA pada GANIL pemecut nukleus berat di kota Caen Perancis. Satu artikel dengan hasil eksperimen mereka muncul baru-baru ini dalam jurnal Surat Pemeriksaan Fizikal.

Perancis tidak mula mengejar isotop nukleus superheavy lama, tetapi memutuskan untuk mengukur nukleus "kekurangan neutron" seumur hidup, yang agak mudah diperolehi. Untuk melakukan ini, mereka menjalankan tiga siri percubaan: mereka menyentuh sasaran nikel dengan uranium nukleus (nuklei dengan tuduhan Z = 120 yang terbentuk pada perpaduan nukleus), dan sasaran germanium dengan nukleus dan uranium (nukleus dengan Z = 114 dan 124 dibentuk).

Nukleus yang terhasil sangat tidak stabil, tetapi ketidakstabilan ketidakstabilan adalah berbeza, dan dalam perbualan ini beberapa nombor harus diingat. Dalam tindak balas nuklear tipikal, zarah bergerak dengan kelajuan perintah 1/10 kelajuan cahaya, dan oleh itu, mereka bergerak jarak sama dengan diameter nukleus berat (iaitu 10 Fermi, atau 10-14 m), kira-kira 10-21 c. Kali ini boleh dipanggil masa nuklear yang tipikal. Jika pada penggabungan dua nukleus nukleus berat dibentuk, yang tidak mempunyai kestabilan yang sedikit, maka ia akan hancur pada waktu itu. Jika terdapat faktor yang memulihkan perpecahan nukleus, maka ia hidup lebih lama daripada masa ini.

Apa yang berjaya dilakukan oleh Perancis adalah mengetahui nukleus yang mana mereka menerima hidup lebih daripada 1 pada kedua (10-18 c), iaitu ribuan kali lebih lama daripada masa nukleus tipikal. Ini adalah bukti bahawa sesetengah isotop dibezakan dengan peningkatan kestabilan.

Untuk ini, penulis kertas menggunakan kesan bayangan yang dipanggil. Idea kaedah ini adalah seperti berikut (lihat Rajah 2). Dalam kristal, nukleus atom disusun secara teratur – bersama-sama dengan pesawat kristal (bagaimanapun, disebabkan getaran haba atom, perintah ini tidak ketat, tetapi anggaran). Sekiranya kristal sasaran kecil disinari dengan aliran nukleus berat, maka nukleus peluru bergabung dengan nukleus sasaran dan kemudian, di tempat yang sama, jatuh ke serpihan-potongan, yang terbang berasingan ke arah yang berbeza. Walau bagaimanapun, serpihan-serpihan yang terbang di sepanjang pesawat kristal tidak dapat mencapai pengesan, kerana laluan mereka akan melalui seluruh nukleus dalam pesawat ini. Oleh itu, dalam pengesan nuklei yang dilahirkan ke arah ini (iaitu, apabila sudut ψ dekat dengan sifar), bayangan sebenar dari satah kristalografi akan diperhatikan.

Rajah. 2. Menggunakan kesan bayangan untuk mengukur masa hidup nukleus atom yang tidak stabil. Di sebelah kiri: geometri pelepasan anak perempuan nukleus selepas pembusukan nukleus yang tidak stabil. Jika pereputan berlaku secara terus pada pesawat kristal, maka nukleus anak perempuan tidak akan dapat terbang di sepanjang pesawat, mereka akan diserap oleh nukleus lain. Sekiranya nukleus tidak stabil mempunyai masa untuk bergerak, produk pembusukan juga boleh menyusur pesawat kristalografi. Di sebelah kanan: kebergantungan khas bilangan pengesan pada sudut sisihan dari paksi kristal, yang diperolehi dalam pengesan. "Kegagalan" pada sudut pesongan kecil adalah bayang-bayang dari pesawat kristal, tetapi bayang ini adalah sebahagian. Menurut "kedalaman" bayang-bayang, adalah mungkin untuk menentukan jangka hayat nukleus yang tidak stabil. Rajah. dari kisah Joseph Natovitz (Joseph B. Natowitz) mengenai artikel yang dibincangkan di Fiz. Wahyu Lett.

Sekiranya inti mempunyai kestabilan yang tinggi, maka ia akan berkurang tidak sejurus selepas penggabungan itu, tetapi selepas masa yang singkat. Kelewatan masa perintah 1 attosekond adalah mencukupi untuk terbang keluar dari pesawat kristalografi dan hancur antara pesawat. Nukleus kanak-kanak yang telah diterbangkan secara ketat di sepanjang pesawat tidak lagi diserap dan dengan tenang mencapai pengesan.Dalam erti kata lain, tidak ada bayang-bayang ke arah ini.

Dalam keadaan sebenar akan ada kernel yang berpecah serta-merta dan dengan penangguhan. Oleh itu, bayangan itu tidak lengkap, seperti dalam Rajah. 2 di sebelah kanan. Tetapi sudah fakta sebenar pemerhatian bayang tidak lengkap menunjukkan bahawa sekurang-kurangnya beberapa nukleus ditangguhkan oleh ratusan dan ribuan kali lebih banyak masa nuklear sebelum pembusukan.

Kaedah ini digunakan oleh ahli fizik Perancis untuk mengkaji kestabilan isotop elemen 114, 120, dan 124. Tugas ini tidak mudah, kerana produk pembusukan dan tenaga mereka tidak tetap dan boleh berubah mengikut had yang cukup lebar. Bagaimanapun, disebabkan oleh ciri-ciri yang baik pengesan dalam kes nukleus dengan Z = 120 dan 124, mereka dapat mengenal pasti "jangka panjang" (iaitu, hidup lebih lama daripada 1 simptom) sebahagian daripada nukleus. Tetapi untuk nukleus dengan Z = 114, kesan ini tidak dipatuhi.

Persoalan mungkin timbul: apakah penggunaan nukleus yang tidak stabil ini? Apakah perbezaannya jika mereka hidup dalam attosecond seratus atau seratus attosecond?

Titik di sini ialah semua isotop kekurangan neutron tidak stabil dijamin terdapat juga isotop-isotop yang "cukup neutron".Di sini mereka juga boleh menampakkan orang-orang lama yang sebenar, sehingga mungkin kestabilan mutlak. Pada pengalaman, mereka belum lagi disintesis, tetapi ahli teori secara aktif mengkaji sifat mereka. Dan kini, sejauh mana satu atau lain model teoretis yang munasabah kini boleh diuji pada nukleus "kekurangan neutron" dengan bantuan data eksperimen baru.

Oleh itu, data yang diperoleh sekarang secara tidak langsung menunjukkan bahawa unsur-unsur kimia ke 120 dan 124 mungkin mempunyai isotop lama, dan oleh itu, ia patut diburu untuk mereka.

Sumber: M. Morjean et al. Pengukuran Masa Fisi: Pengujian Baru ke Kestabilan Elemen Superheavy // Fiz. Wahyu Lett. 101, 072701 (11 Ogos 2008); teks penuh – PDF, 290 Kb.

Lihat juga:
1) J. B. Natowitz. Bagaimana stabil adalah nukleus yang paling berat? // Physics 1, 12 (2008) – sebuah kisah tentang kerja yang dibincangkan.
2) S. A. Karamyan. Pengukuran tempoh tindak balas nuklear dengan ion berat // Etsha, 1986, vol 17, vol. 4, s. 753.
3) A.F. Tulinov. Pengaruh kisi kristal pada beberapa proses atom dan nuklear // Physics-Uspekhi, 1965, T. 87, vol. 4, s. 585.

Igor Ivanov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: