核物理的进步表明有可能发现稳定的超重元素

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摘要:

研究人员找到了另一种生产超重元素livermorium原子的方法。 这种新方法为创造另一种可能是迄今为止世界上最重的元素--120号元素提供了可能性。寻找新元素的目标是找到足够稳定的元素,使其能够在瞬息万变之后继续存在。 在核物理中,有一个被称为"稳定岛"的概念--这是元素周期表上游的一个假设区域,在那里,尚未发现的超重元素有可能持续更长的时间,而不仅仅是几秒钟。 科学家们正在努力探索原子核的稳定性能延伸多远。

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Pavel Golubev 正在检查 SHREC 探测器。 图片来源:Dirk Rudolph

在瑞典隆德大学研究人员领导的一项最新研究中,对一种新技术进行了测试,以观察原子核中含有 116 个质子的肝钼元素。 这种方法取得了可喜的成果,标志着在制造 120 号元素的任务中向前迈出了关键的一步,120 号元素将成为迄今发现的最重的元素。

参与这项研究的隆德大学研究员德克-鲁道夫(Dirk Rudolph)解释说:"实验开始仅仅八天,我们就能在探测器中记录到一个鉝核,这表明我们从一开始就选择了相当好的设定。"

超重元素背后的技术

简单地说,创造新的超重元素是一个纯粹的数学问题。 你可以利用一种已知元素,然后向该元素发射离子束,通过核聚变反应过程获得质子数更多的原子核。

这项研究的研究人员使用了一束钛-50 离子束(含有 22 个质子),它击中了一个钚-244 靶件(含有 94 个质子)。 结果产生了含有 116 个质子的"鉝"。

但实际上,这一过程极其复杂,因为在核聚变反应中产生的绝大多数超重元素都会立即分解。 在这项研究中,我们花了大约 5000000000000 次尝试,才成功登记了一个鉝原子核。

实验活动在美国著名的伯克利实验室进行。 对于德克-鲁道夫和他在隆德的同事们来说,能够受托为伯克利实验室的大量实验提供新的探测器系统,无疑是锦上添花。 来自隆德的探测器被称为 SHREC,它被装在研究人员的手提行李中空运到美国。 探测器的核心是一个小盒子,里面装有 14 块定制的硅晶片。

对超重元素的研究首先需要一个加速器来传输强离子束,然后将其聚焦到一个靶上。 目标由一薄层比铀重的元素组成。 聚变反应过程中形成的产物经过有效分离后,可以在探测器系统中记录下来。

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探测器的核心是一个装有 14 块定制硅晶片的小盒子。 图片来源:德克-鲁道夫

隆德团队的探测器专家帕维尔-戈卢贝夫(Pavel Golubev)说:"我非常自豪,我们从隆德带来 SHREC 后,它在实验装置中的表现就像时钟一样准时。"

实验将持续到今年下半年,之后研究人员计划开始尝试生产 120 号元素,这可能又需要数年时间。

编译自/SciTechDaily

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