Powstała najlżejsza znana forma uranu

Naukowcy odkryli nowy najlżejszy typ uranu. Odkrycie może ujawnić więcej informacji na temat promieniowania alfa, które jest wyrzucana z niektórych pierwiastków radioaktywnych podczas ich rozpadu.

Nowo odkryty uran, zwany uranem-214, jest izotopem, ma 30 neutronów więcej niż protonów, o jeden neutron mniej niż następny najlżejszy znany izotop uranu. Ponieważ neutrony mają masę, uran-214 jest znacznie lżejszy niż bardziej powszechne izotopy uranu, w tym uran-235, który jest używany w reaktorach jądrowych i ma 51 dodatkowych neutronów.

Ten nowo odkryty izotop jest nie tylko lżejszy od innych, ale także wykazuje wyjątkowe zachowanie podczas rozpadu. W związku z tym nowe odkrycia pomogą naukowcom lepiej zrozumieć proces rozpadu radioaktywnego zwany rozpadem alfa, w którym jądro atomowe traci grupę dwóch protonów i dwa neutrony – zbiorczo zwane promieniowanej alfa.

Chociaż naukowcy wiedzą, że rozpad alfa powoduje wyrzucenie promieniowania alfa, po stu latach badań naukowcy nadal nie znają dokładnych szczegółów, w jaki sposób promieniowanie alfa powstaje, zanim zostanie wyrzucone.

Naukowcy stworzyli nowy izotop uranu w Ośrodku Badawczym Ciężkich Jonów w Lanzhou w Chinach. Tam skierowali wiązkę argonu na cel wykonany z wolframu wewnątrz maszyny zwanej separatorem odrzutowym wypełnionym gazem [gas-filled recoil separator] – Spectrometer for Heavy Atoms and Nuclear Structure, czyli SHANS. Oświetlając laserem wolfram, naukowcy skutecznie dodali do materiału protony i neutrony, tworząc uran.

Nowy izotop uranu-214 miał okres półtrwania zaledwie pół milisekundy, co oznacza, że ​​tyle czasu zajmuje rozpad połowy radioaktywnej próbki. Najpopularniejszy izotop uranu – zwany uranem-238 – ma okres półtrwania wynoszący około 4,5 miliarda lat, czyli mniej więcej tyle samo co wiek Ziemi.

Uważnie obserwując rozkład izotopów, naukowcy byli w stanie zbadać silną siłę jądrową – jedną z czterech podstawowych sił, które utrzymują razem materię – wpływającą na cześć cząstek alfa – neutrony i protony – na powierzchni uranu. Okazało się, że proton i neutron w każdej cząstce alfa oddziałują ze sobą znacznie silniej niż w przypadku izotopów i innych pierwiastków o podobnej liczbie protonów i neutronów, które były wcześniej badane.

Jest to prawdopodobnie spowodowane określoną liczbą neutronów w jądrze uranu-214 – stwierdzili naukowcy. Nowy izotop ma 122 neutrony, zbliżając się do „magicznej liczby neutronów” wynoszącej 126, która jest szczególnie stabilna ze względu na konfigurację neutronów w “kompletnych zestawach”. Przy takiej konfiguracji naukowcom łatwiej jest obliczyć oddziaływanie silnych sił między protonami i neutronami. To sprawia, że ​​izotopy te są szczególnie interesujące dla naukowców, ponieważ badanie tych interakcji może ujawnić cechy związane ze strukturą jądra i procesem rozpadu, powiedział główny autor badań Zhiyuan Zhang, fizyk z Chińskiej Akademii Nauk.

Naukowcy podejrzewają, że ta interakcja proton-neutron może prowadzić do jeszcze silniejszych cięższych pierwiastków radioaktywnych, takich jak izotopy plutonu i neptunu. Pierwiastki te mają kilka protonów więcej, a konfiguracja ich orbit sugeruje, że mogą mieć nawet silniejsze interakcje niż izotopy uranu. Naukowcy chcieliby zbadać inne izotopy pierwiastkowe w pobliżu magicznej liczby neutronów; Jednak ponieważ takie elementy mają jeszcze krótsze okresy półtrwania, potrzebne będą jeszcze bardziej czułe detektory i silniejsze wiązki.

Nowe odkrycia zostały opublikowane 14 kwietnia w czasopiśmie Physical Review Letters.

Źródło:  Mara Johnson-Groh 

New α-Emitting Isotope U214 and Abnormal Enhancement of α-Particle Clustering in Lightest Uranium Isotopes

Zdjęcie: Shutterstock

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x