Таблица Менделеева пополнится? Успешный эксперимент приближает синтез 120-го элемента

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Периодическая таблица химических элементов — своего рода карта мира для ученых, исследующих материю. Но эта карта не статична, ее границы постоянно расширяются, по мере того как исследователи проникают все глубже в тайны атомного ядра. Одним из самых захватывающих направлений в современной ядерной физике является поиск так называемого «острова стабильности» — гипотетической области сверхтяжелых элементов, которые, вопреки ожиданиям, могут обладать значительной устойчивостью.

Традиционно считается, что элементы с большим количеством протонов в ядре (более 104) крайне нестабильны и существуют лишь доли секунды, прежде чем распасться. Однако теоретические расчеты предсказывают существование «острова», где определенные комбинации протонов и нейтронов могут привести к образованию относительно долгоживущих ядер. Открытие таких элементов стало бы настоящей революцией в нашем понимании строения материи и открыло бы новые горизонты для научных исследований и, возможно, даже практических применений.

Синтез нового элемента, вольная интерпретация
Синтез нового элемента, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Недавно группа ученых, в составе которой были и специалисты из Лундского университета (Швеция), сделала важный шаг на пути к этому «острову». В лаборатории Беркли (США) они провели эксперимент, направленный на изучение свойств ливермория — элемента с атомным номером 116.

Теоретические предсказания сечений образования элемента 𝑍=120 из каналов выхода 3𝑛 (тонкие красные линии) и 4𝑛 (толстые синие линии) в реакции 50 Ti + 249 Cf  Цитирование: J. M. Gates et al.; Nuclear Experiment (nucl-ex); arXiv:2407.16079 [nucl-ex] DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.16079
Теоретические предсказания сечений образования элемента 𝑍=120 из каналов выхода 3𝑛 (тонкие красные линии) и 4𝑛 (толстые синие линии) в реакции 50 Ti + 249 Cf Цитирование: J. M. Gates et al.; Nuclear Experiment (nucl-ex); arXiv:2407.16079 [nucl-ex] DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.16079
Автор: J. M. Gates et al. Источник: arxiv.org

Уникальность эксперимента заключалась в применении новой системы детектирования, разработанной в Лундском университете. Детектор SHREC, основанный на использовании высокочувствительных кремниевых пластин, позволил регистрировать ядра ливермория с высокой точностью и эффективностью. Сам факт успешной регистрации ядер ливермория уже является значительным достижением, свидетельствующим о правильности выбранной методики и эффективности новой системы детектирования.

Компиляция информации о распадах 290Lv, 286Fl и 282Cn. На панелях (a) и (c) представлены экспериментальные спектры энергии распада событий, связанных с шагами распада 290Lv→286Fl и 286Fl→282Cn, соответственно. Для одной записи в спектры был добавлен гаусс с интегралом один и шириной, соответствующей измеренной неопределенности. Числа в левом верхнем углу этих панелей - это энергии 𝛼-распада в МэВ, извлеченные из среднего значения гистограммы в интервалах [10.0,11.7] и [9.9,10.5] МэВ, соответственно. В правой колонке [(b),(d),(f)] показаны корреляционные времена распадов по цепочке распадов, начиная с 290Lv. Точки экспериментальных данных заключены в гистограммы (черные линии). Заштрихованные области (синие) представляют собой распределения времен корреляции, ожидаемые для соответствующего периода полураспада 𝑇1/2 в мс, которые приведены в левом верхнем углу каждой панели. На всех панелях число после хэштега # указывает на количество доступных точек данных. Записи, отмеченные темно-красным цветом, соответствуют событиям, связанным с наблюдением 290Lvin в данной работе. Пик 9,6 МэВ, отмеченный * в (c), был подробно объяснен в [14 см. оригинал исследования]. На панели (e) показана пересмотренная агрегированная информация о цепочке распада 290Lv, включающая события из данной работы. Цитирование: J. M. Gates et al.; Nuclear Experiment (nucl-ex); arXiv:2407.16079 [nucl-ex] DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.16079
Компиляция информации о распадах 290Lv, 286Fl и 282Cn. На панелях (a) и (c) представлены экспериментальные спектры энергии распада событий, связанных с шагами распада 290Lv→286Fl и 286Fl→282Cn, соответственно. Для одной записи в спектры был добавлен гаусс с интегралом один и шириной, соответствующей измеренной неопределенности. Числа в левом верхнем углу этих панелей — это энергии 𝛼-распада в МэВ, извлеченные из среднего значения гистограммы в интервалах [10.0,11.7] и [9.9,10.5] МэВ, соответственно. В правой колонке [(b),(d),(f)] показаны корреляционные времена распадов по цепочке распадов, начиная с 290Lv. Точки экспериментальных данных заключены в гистограммы (черные линии). Заштрихованные области (синие) представляют собой распределения времен корреляции, ожидаемые для соответствующего периода полураспада 𝑇1/2 в мс, которые приведены в левом верхнем углу каждой панели. На всех панелях число после хэштега # указывает на количество доступных точек данных. Записи, отмеченные темно-красным цветом, соответствуют событиям, связанным с наблюдением 290Lvin в данной работе. Пик 9,6 МэВ, отмеченный * в (c), был подробно объяснен в [14 см. оригинал исследования]. На панели (e) показана пересмотренная агрегированная информация о цепочке распада 290Lv, включающая события из данной работы. Цитирование: J. M. Gates et al.; Nuclear Experiment (nucl-ex); arXiv:2407.16079 [nucl-ex] DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.16079
Автор: J. M. Gates et al. Источник: arxiv.org

Но главная цель эксперимента — не просто увидеть ливерморий, а использовать полученные данные для планирования дальнейших исследований, направленных на синтез еще более тяжелых элементов, в частности, элемента 120.

Этот элемент, если его удастся получить, станет самым тяжелым из всех известных на сегодняшний день. Его свойства могут оказаться ключом к пониманию природы «острова стабильности» и пролить свет на фундаментальные законы строения материи.

Путь к «острову стабильности» непрост и требует колоссальных усилий ученых из разных стран. Но каждый шаг на этом пути — это прорыв в неизведанное, расширяющий границы нашего знания о мире, в котором мы живем. Эксперимент с ливерморием и детектором SHREC — один из таких важных шагов, открывающий новые перспективы в поиске «острова стабильности» и расшифровке тайн атомного ядра.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Какая часть вашего тела появилась прямо во время Большого взрыва? Астрофизическая родословная химических элементов человека

Организм человека состоит из тех же химических элементов, которые формируют планеты, астероиды и межзвездный газ. По массе тело взрослого человека примерно на девяносто девять процентов...

Оптические датчики скорости в «Союзе-110»: зачем инженеры усложнили узел подкатушечников

Катушка номер 18 с магнитной лентой длиной 525 м при быстрой перемотке развивает частоту вращения свыше 30 об/с, а линейная скорость полотна превышает 35 км/ч. Попытка зажать такой узел...

Как смартфоны потеряли индикатор уведомлений, и почему мы до сих пор по нему скучаем

Почти до конца 2010-х годов у многих Android-смартфонов в районе разговорного динамика имелся светодиод, по свечению или миганию которого можно было понять, есть ли непрочитанное сообщение...

Три камеры, приложение и режим парковки: обзор видеорегистратора 70mai Dash Cam T400 Set

Обычного видеорегистратора с одной фронтальной камерой достаточно далеко не всегда. В случае спорной ситуации на дороге важно понимать не только то, что происходило непосредственно перед...