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粒子与相互作用

粒子与相互作用

核物理为‘island of stability’

11 Feb 2010 詹姆斯·戴西
超重的称量

欧洲研究人员通过对元素重于铀的首次直接质量测量,在基本核物理方面取得了关键性突破。他们说,他们的新技术将使实验人员对超重元素有更好的理解,甚至可能为传说中的人提供垫脚石。“island of stability” –假设的一组超重元素,其半衰期比铀长得多。

有争议的元素是no(No),由其102个质子定义,研究人员通过在铅靶上发射钙的同位素而产生。通过融合,该过程每秒钟都会产生一个同位素 252没有, 253否或 254没有。

研究人员面临的主要挑战是找到一种方法来减缓高能的年轻no离子,使其在称重过程中得到控制。这是通过在中性氦原子云中引导它们实现的,这些中性氦原子迫使一系列离子通过一系列碰撞而释放了大部分能量。

称量

在称重过程中,将bel同位素导入真空腔,其中包裹着强大的磁场,称为“Penning trap”。一旦进入陷阱,带电的同位素就会在磁力线上被吸收,它们的质量取决于它们的循环频率。“诀窍是将颗粒捕获在可提供干净环境的阱中,”德国GSI重离子研究实验室的研究员之一迈克尔·布洛克(Michael Block)说。

通过将他们的结果与最新的理论预测进行比较,Block和他的同事宣称他们的结果精确到百万分之0.05的精度,并证实了间接测量的先前结果。在进行这项研究之前,衡量比铀重的元素质量的唯一方法是研究其衰变产物和“back track”通过一系列计算得出母同位素。

“对比铀重的元素进行直接质量测量确实是一个步骤转变,”萨里大学的核物理学家菲利普·沃克说。 Walker认为提高准确性和减少系统错误的可能性是两个主要优点。

尽你所能抓住他们

研究跨铀元素的主要挑战是要尽可能地捕获铀,因为同位素很难产生并且半衰期很短。它们短暂存在的原因是,大量质子和中子塞满了原子核,往往使它们高度不稳定并易于裂变。

然而,理论家预测,随着重元素的发现,我们最终应该达到“island of stability”围绕质子数120和中子数184。根据理论,重同位素海洋中的这种地质特征将存在,因为“magic numbers”导致质子和中子之间更牢固的核结合,其作用与其在核中占据的壳有关。

布洛克和他的团队打算进一步改进他们的技术,以确定较重元素的质量。“We are still a long way from reaching this 稳定之岛, but it will be important to build a detailed picture of the radioactive elements along the way,” he told physicsworld.com.

这项研究发表在 性质.

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者