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

Рождение спама: как в 1978 году одна рекламная рассылка изменила архитектуру ARPANET

Третье мая 1978 года. В этот день мир технологий изменился, хотя тогда этого почти никто не понял. Гэри Туэрк, менеджер по маркетингу из Digital Equipment Corporation, хотел продать компьютеры. Он...

0 + 0 > 0: ИИ помог доказать невозможный квантовый парадокс в защите данных

В фундаментальной теории информации долгое время считался незыблемым базовый принцип: свойства независимых физических систем при их параллельном объединении складываются предсказуемо. Если линия...

Как черные дыры разгоняют темную материю и почему ее можно поймать уже сейчас

В современной физике сложился глубокий разрыв между теорией и экспериментом. Астрономические наблюдения не оставляют сомнений: подавляющая часть массы во Вселенной приходится на невидимую темную...

Бортовой компьютер робота заменили емкостью с водой: машина научилась самостоятельно принимать решения за счет физики волн

Автономные мобильные роботы сталкиваются с аппаратным ограничением. Чтобы безопасно перемещаться в пространстве, машине необходимо непрерывно собирать данные с датчиков, анализировать геометрию...

Можно ли убежать от шимпанзе: кто быстрее на земле и что изменится среди деревьев

Почти в любой подборке о шимпанзе встречается одна и та же цифра: животное якобы разгоняется до 40 км/ч. Получается простой ответ. Большинство людей бегает медленнее, значит, убежать не...

Пещера Фингала: почему ее называют поющей и как с ней связан Мендельсон

В мире сотни пещер, и трудно найти такую, что сумеет удивить, поскольку, будем честны, почти все пещеры это просто отверстия в горе. Сравнение, конечно, грубое, и знатоки геологии смогут как...