Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Poznaliśmy nowy izotop najrzadszego pierwiastka na Ziemi, astatu
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Rozpad promieniotwórczy to jeden z podstawowych procesów w naturze, w wyniku którego niestabilne jądro atomowe traci energię poprzez promieniowanie. Badanie tego procesu jest niezbędne do zrozumienia właściwości jąder atomowych. A szczególnie cenne jest badanie rzadkich dróg rozpadu, takich jak rozpad z emisją protonu. Naukowcy z Instytutu Współczesnej Fizyki Chińskiej Akademii Nauk i ich współpracownicy poinformowali na łamach Physical Review Letters o uzyskaniu nieznanego wcześniej izotopu glinu-20, który rozpada się drogą emisji trzech protonów.
Glin-20 to najlżejszy ze znanych izotopów glinu. Znajduje się poniżej linii odpadania protonów, ma o siedem neutronów mniej niż stabilny izotop glinu, mówi główny autor badań, profesor Xu Xiaodong.
Szczegółowe badania pokazały, że glin-20 najpierw emituje jeden proton przechodząc w magnez-19, a ten rozpada się poprzez emisję dwóch protonów do neonu-17. Tym samym glin-20 jest jedynym znanym emiterem trzech protonów, którego jądro potomne po rozpadzie emitującym jeden proton jest jednocześnie jądrem emitera dwóch protonów. Badania te powiększają naszą wiedze na temat rozpadu z emisją protonów i pozwalają zdobyć nowe informacje na temat rozpadu jąder poniżej linii odpadania protonów.
Dotychczas odkryto ponad 3300 nuklidów. Mniej niż 300 z nich to jądra stabilne i występujące w przyrodzie. Pozostałe ulegają rozpadowi radioaktywnemu. Kilka powszechnych metod rozpadu, jak alfa, beta minus, beta plus, rozszczepienie czy wychwyt elektronu zostały odkryte do połowy XX wieku. Jednak w miarę postępów fizyki i techniki zaczęto odkrywać egzotyczne typy rozpadu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W fizyce jądrowej termin „liczby magiczne” odnosi się do takiej liczby protonów lub neutronów, która zapewnia jądru atomowemu większą stabilność poprzez wypełnienie powłok. Z modelu powłokowego wynika bowiem, że jądra, których powłoki są wypełnione, są stabilniejsze. Obecnie uznane liczby magiczne zarówno dla protonów jak i neutronów to 2, 8, 20, 28, 50, 82 i 126. Jeśli mamy do czynienia z jądrem, dla którego i protony i neutrony występują w liczbie magicznej, mówimy o jądrze podwójnie magicznym. Jądrem podwójnie magicznym jest np. jądro tlenu, zawierające 8 protonów i 8 neutronów.
Jednak wspomniane powyżej liczby odnoszą się do stabilnych izotopów. Znacznie słabiej rozumiemy liczby magiczne dla krótkotrwałych egzotycznych izotopów. Zrozumienie egzotycznych jąder atomów pozwoli nam lepiej zrozumieć samą naturę materii i powstawanie atomów w ekstremalnych środowiskach.
Naukowcy z Instytutu Współczesnej Fizyki Chińskiej Akademii Nauk jako pierwsi precyzyjnie zmierzyli masę egzotycznego bardzo krótkotrwałego jądra krzemu-22. To jądro o bardzo dużym deficycie neutronów. Najbardziej rozpowszechniony izotop 28Si ma 14 neutronów. Tymczasem 22Si ma ich zaledwie 8. Oraz 14 protonów. I właśnie liczba 14 jest, zdaniem chińskich uczonych, liczbą magiczną dla protonów w przypadku jąder egzotycznych.
W ciągu ostatnich lat naukowcy badający egzotyczne jądra doszli do wniosku, że w ich przypadku liczbami magicznymi dla neutronów są 14, 16, 32 i 34. Rzadko jednak udaje się to, co udało się właśnie pracownikom Chińskiej Akademii Nauk – określić magiczną liczbę protonów dla egzotycznych jąder.
Sugestie, że tak może być, pojawiły się w czasie badań nad tlenem-22 (posiada 14 neutronów i 8 protonów). Zauważono wówczas, że 14 neutronów ma w jego przypadku cechy wskazujące na liczbę magiczną. Teoretycy stwierdzili zatem, że w przypadku „lustrzanego odbicia” tlenu-22, czyli krzemu-22 (14 protonów i 8 neutronów) liczba 14 może być liczbą magiczną dla protonów. Badania pokazały, że tak rzeczywiście jest.
Źródło: Z=14 Magicity Revealed by the Mass of the Proton Dripline Nucleus 22Si, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/ffwt-n7yc
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zespół kierowany przez naukowców z Instytutu Współczesnej Fizyki (IMP) Chińskiej Akademii Nauk zsyntetyzował nowy izotop plutonu, 227Pu. To 39. nowy izotop odkryty przez uczonych z IMP oraz pierwszy izotop plutonu zaobserwowany przez chińskich naukowców. Prace zostały przeprowadzone przy użyciu Spectrometer for Heavy Atoms and Nuclear Structure znajdującym się w Ośrodku Badań Ciężkich Jonów w Lanzhou.
Nowy izotop uzyskano w reakcji fuzji-ewaporacji 192Os(40Ar,5n). Uczeni zaobserwowali dziewięć szeregów promieniotwórczych, dzięki którym energię promieniowania alfa nowego izotopu określili na 8191 keV, a jego czas półrozpadu na 0,78 s. Dane te dobrze pasują do systematyki wcześniej znanych izotopów plutonu.
Chińscy uczeni skupiają się na poszukiwaniu kolejnych izotopów Pu. Chcą dzięki nim zrozumieć ewolucję powłok tego pierwiastka. Nowo odkryty pluton-227 ma 133 neutrony, zatem o 7 więcej od magicznej liczby 126. Uczeni chcą zbadać zjawiska zachodzące przy liczbie magicznej, dlatego też będą starali się uzyskać lżejsze izotopy plutonu, od 221Pu do 226Pu.
Określenie „magiczny” w odniesieniu do jąder atomowych wynika z modelu powłokowego. Możemy bowiem z niego wywnioskować, że te jądra, których powłoki są wypełnione, mają większą energię wiązania, są zatem stabilniejsze niż inne jądra. Liczby protonów i neutronów, dla których powłoki są wypełnione, nazywane są liczbami magicznymi. Obecnie uznane liczby magiczne zarówno dla protonów jak i neutronów to 2, 8, 20, 28, 50, 82 i 126. Stąd też chęć dotarcia do „wyspy stabilności”, która powinna znajdować się przy 126 neutronach.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Chińscy astronomowie znaleźli najcięższy pierwiastek kiedykolwiek zauważony na egzoplanecie. Wei Wang i jego koledzy z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Chin poinformowali o zaobserwowaniu samaru w atmosferze planety MASCARA-4b. Pierwiastki o tak dużej masie są dość rzadkie i trudne do zaobserwowania, jednak mogą nam wiele powiedzieć o tworzeniu się i ewolucji planet.
MASCARA-4b znajduje się w odległości około 550 lat świetlnych od Ziemi. To gorący jowisz, gazowy olbrzym, o średnicy 1,5 raza większej od średnicy Jowisza. Masa planety jest ponad 3 razy większa od masy Jowisza, a temperatura na jej powierzchni wynosi około 1900 stopni Celsjusza. Planeta obiega swoją gwiazdę macierzystą w ciągu niecałych 3 ziemskich dni. Gwiazda, MASCARA-4, ma średnicę niemal 2-krotnie większą od Słońca, a jej temperatura sięga 7730 stopni Celsjusza.
Chińczycy badali MASCARĘ-4b za pomocą Very Large Telescope w Chile, analizując spektrum światła jej gwiazdy przefiltrowanego przez atmosferę planety. W ten sposób znaleźli wiele masywnych pierwiastków jak na przykład bar. Dotychczas dzierżył on miano najcięższego pierwiastka znalezionego na egzoplanecie. Zaobserwowano jednak też samar, który zawiera o sześć protonów więcej niż bar, a jego liczba atomowa to 62.
Wang zauważa, że każda gwiazda i planeta powinny posiadać te pierwiastki. Jednak zagadką pozostaje, dlaczego można je zauważyć. Ze względu na swoją masę pierwiastki te powinny znajdować się niżej, w regionach o wyższym ciśnieniu i nie powinniśmy być w stanie tak łatwo ich obserwować.
Znalezienie samaru może wskazywać po pierwsze na to, że bardzo gorące jowisze mogą zawierać mniej lekkich pierwiastków niż atmosfery innych egzoplanet, po drugie zaś, że zawierają one bardzo mało pary wodnej i tlenu, z którymi samar reaguje.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Międzynarodowy zespół naukowy, na którego cele stali specjaliści z Uniwersytetu w Pekinie wykorzystał National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL) na Michigan State University do stworzenia najlżejszego ze znanych izotopów magnezu. Jest on tak niestabilny, że rozpadł się, zanim uczeni mogli dokonać bezpośrednich pomiarów.
Jedno z najważniejszych pytań brzmi, skąd wzięły się pierwiastki we wszechświecie, mówi jeden z liderów badań, profesor Kyle Brown z Facility for Rare Isotoope Beams (FRIB). Jak one powstały? Jak przebiegał taki proces?, dodaje.
Ziemia jest pełna magnezu, który powstał przed miliardami lat w gwiazdach. Magnez stanowi bardzo ważny składnik naszej diety, jest ważnym elementem tworzącym skorupę ziemską. Jednak jest to magnez stabilny, którego jądro się nie rozpada. Tymczasem nowy izotop jest zbyt niestabilny, by mógł istnieć w naturze. Takie izotopy są uzyskiwane w akceleratorach cząstek i rozpadają się w ułamku sekundy. Jednak dzięki ich tworzeniu i badaniu naukowcy mogą dopracowywać i testować modele, które wyjaśniają nam, jak powstają i są zbudowane jądra atomowe. To z kolei pozwala nam przewidywać, co dzieje się w ekstremalnych warunkach w przestrzeni kosmicznej. Warunkach, których być może nigdy nie będziemy w stanie odtworzyć na Ziemi, by bezpośrednio badać zachodzące tam zjawiska.
Testując nasz modele i czyniąc je coraz lepszymi i lepszymi, możemy dokonywać ich ekstrapolacji na miejsca, w których nie możemy dokonywać pomiarów i na tej podstawie sprawdzać, jakie procesy tam zachodzą, wyjaśnia Brown.
Już NSCL, wiodące w USA miejsce badań nad rzadkimi izotopami, daje uczonym olbrzymie możliwości. Natomiast FRIB, którego uruchomienie przewidziano na przyszły rok, będzie miejscem absolutnie wyjątkowym. Naukowcy z całego świata będą mogli tworzyć tam izotopy niemożliwe do uzyskania nigdzie indziej. Takie miejsca jak FRIB nie tylko zwiększają naszą wiedzę o wszechświecie, ale pozwalają np. na udoskonalanie metod leczenia nowotworów. Dzięki FRIB możliwe będzie prowadzenie niedostępnych dotychczas badań, a ośrodek przez wiele dekad będzie dostarczał nowych odkryć. Niedawno informowaliśmy, że naukowcy z obu ośrodków odkryli zdeformowane jądro podwójnie magiczne i znaleźli zaginioną masę cyrkonu-80.
Wspomniany na wstępie najlżejszy izotop magnezu to magnez-18. Jądra wszystkich atomów magnezu zawierają 12 protonów. Dotychczas najlżejszym z nich był magnez-19, w jądrze którego obok protonów jest 7 neutronów. Uczeni postanowili uzyskać jądro lżejsze o jeden neutron.
Pracę rozpoczęli od stabilnego magnezu-24. Cyklotron w NSCL przyspieszył strumień jąder magnezu-24 do około połowy prędkości światła, a następnie zderzył go z folią wykonaną z berylu. W wyniku kolizji powstaje mieszanina różnych izotopów lżejszych od magnezu-24. Musimy z tego wyodrębnić interesujący nas izotop, mówi Brown.
W tym przypadku był to magnez-20. To niestabilny izotop, który rozpada się w ciągu dziesiątych części sekundy. Naukowcy mieli więc ułamki sekundy na zderzenie magnezu-20 z kolejnym celem wykonanym z berylowe folii. Cel znajdował się w odległości około 30 metrów. Nasz strumień podróżował z połową prędkości światła, więc szybko tam dotarł, stwierdza Brown.
W wyniku tego zderzenia uzyskano poszukiwany magnez-18. Tutaj sprawy wyraźnie się skomplikowały, gdyż izotop ten istnieje przez jedną tryliardową (10-21) części sekundy. To tak krótki czas, że izotop ten istnieje wyłącznie w postaci jądra, gdyż nie zdążą się wokół niego pojawić elektrony. Prawdę mówiąc, to tak krótko, że atom magnezu-18 nie zdąży nawet opuścić folii. Rozpadł się w jej wnętrzu.
To zaś oznacza, że naukowcy nie mogli bezpośrednio zmierzyć właściwości uzyskanego izotopu. Jednak mogli o nich wnioskować na podstawie produktów jego rozpadu. Najpierw jądro magnezu-18 odrzuciło dwa protony, stając się neonem-16. Z tego pierwiastka odrzucone zostały kolejne dwa protony i powstał tlen-14. Analizując wspomniane protony oraz tlen, które wydostały się z berylowej folii, naukowcy byli w stanie określić właściwości magnezu-18.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.