Новости химической науки > Получены сверхтяжелые изотопы легких элементов

Всем хорошо известны изотопы легких элементов, отличающиеся по составу ядра на один-два нейтрона: углерод-12 и -14, кислород-16 и -18, фосфор-31 и -32. Но что может произойти, если ввести 14 или даже 16 дополнительных нейтронов в ядро легкого атома?

Существует своего рода «нейтронный водораздел» ("neutron drip line"), лимитирующий количество нейтронов, способных быть стабильно связанными в составе томного ядра. Ядра легких элементов, богатые нейтронами, отличаются малыми временами жизни, однако играют существенную роль в процессах нуклеосинтеза, протекающих при термоядерном «горении» звезд. Изучение свойств таких ядер может позволить приблизиться к пониманию общей картины строения атомного ядра.

График идентификации частиц говорит об успешном синтезе новых изотопов. (Рисунок: © Nature)

Исследователи из Лаборатории National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL) Университета штата Мичиган отдалили нейтронный водораздел магния и алюминия, добавив к известным ранее изотопам этих элементов два новых, чрезвычайно богатых нейтронами: ⁴⁰Mg и ⁴²Al.

Исследователи из NSCL под руководством Томаса Бауманна (Thomas Baumann) обстреливали лучом из ускоренных атомов ⁴⁸Ca вольфрамовую мишень. При попадании атомов кальция-48 в вольфрамовую мишень ⁴⁸Ca фрагментируется, теряя протоны и нейтроны, образуя при этом различные изотопы, в том числе и два впервые обнаруженных. Далее продукты столкновения разделялись с помощью магнитного поля и идентифицировались с помощью метода масс-спектрометрии.

Существование относительно стабильного изотопа ⁴⁰Mg ранее было предсказано, в то время как факт детектирования ⁴²Al оказался сюрпризом. Дело в том, что заполнение оболочек ядра атома напоминает заполнение орбиталей электронами – ядро, содержащее четное количество спаренных протонов и нейтронов стабильнее аналогов с нечетным числом нуклонов. У изотопа ⁴²Al в ядре содержится 29 нейтронов, вследствие чего физики-ядерщики предполагали, что изотоп с неспаренным нейтроном не может находиться даже поблизости с границей нейтронного водораздела, характерного для алюминия.

Источник: Nature 2007, 449, 1022

метки статьи: #космохимия, #радиохимия и химия высоких энергий, #физическая химия