高佣联盟 高佣联盟邀请码
您当前的位置:首页 > 行业新闻

20年的习见同位素极限摸索,初次迎来新的冲破

 20年的习见同位素极限摸索,初次迎来新的冲破

  几年前,日本的一个物理学家团队缔造出了一个一致平庸且从未曾见过的亚原籽粒子。他们在将钙核粒子流在粒子放慢器中一次又一次地撞向金属圆盘长达数小时以后,找到了朝思暮想的粒子——钠(Na)。

  没错,等于钠。不要被这个熟悉的名字坑骗,这可不是咱们在食盐中能找到的元素。地球上几乎所有的钠凡是钠-23,这个数字代表组成其原子核的是11个质子和12个中子。然而,这23个粒子其实不包含全体能被成为钠的精神。峻厉说来,任何质子数为11的原子核但凡钠。毕竟,元素周期表是遵照原子核中的质子数来布列元素的,第11号元素等于钠,这与粒子外部的中子数有关。

  此次,物理学家们发明出的是一种含有11个质子、28个中子的钠原子核。这类钠-39是已知的钠的最大品格同位素。它的产量尤其小,发作一个钠-39原子重要8个小时与千万亿次的碰撞,而且它几近可能在形成之后就立即溃散了。

  纵然云云,这一结果仍然发现了钠的同位素的新记录,这实则是一些科学家也曾尝试了好久的试探。几十年来,物理学家们不绝在试探元素周期表,以求在物理定律许可的条件下找到每种元素的最重同位素。

  试探人造的极限不绝是物理学研讨者的一个目的,对希有同位素的钻研等于个中一个例子。对于具有不一定质子数量的原子核来说,它能拘束的中子数量是有限的。一旦超越这个极限,原子核便会终止粘合在一块儿,这一极限被称为中子滴线。之所以被喻为“滴线”,是由于如果再增加一个中子突破这个极限,那么这个中子就会毫无阻力地溜走。

○ 研究人员绘制了氟(F)和氖(Ne)的最重同位素的中子滴线(绿线)。在此从前,咱们只知道元素周期表的前8个元素的中子滴线(粉线)。| 图片本源:APS / Joan Tycko  ○ 研究职员绘制了氟(F)和氖(Ne)的最重同位素的中子滴线(绿线)。在此早年,我们只晓得元素周期表的前8个元素的中子滴线(粉线)。| 图片本源:APS / Joan Tycko

  长光阴以来,在元素周期表的118种已知元素中,科学家只晓得其中8种最轻元素的中子滴线。绘制重元素的中子滴线可让科学家更好地舆解原子核的具有极限。这是一项履行难度很大的研讨,科学家用了近20年的年光才终极确定两种新的核极限。

  在新的测量中,他们在放慢器中向铍(Be)发射了一束钙-48(Ca)高能粒子束,当射线击中目的时,钙原子核决裂成碎片。从此,经过使用一种能根据粒子的质量和电荷来遴选粒子的强大“过滤器”,研究职员找到了同位素。按照曾经绘制到氧元素的中子滴线,他们为排在氧元素以后的三种元素找到了迄今为止的最重同位素——氟-31、氖-34,以及钠-39。

  要证明一个粒子是同类粒子中最重的,仅仅将它发明进去是缺乏的,还必需能证明没有其他更重的同位素物质具有——这是这项探索中最难的一部分。因为有多么一个题目会始终有环抱:如果咱们没有发现更重的同位素,是因为它不具有,照样因为我们的实行做得缺乏好?

  在这项钻研中,物理学家们用了数年光阴来准备这项实验。他们升级了减速器的功率,还产了一个几乎有足球场大的复杂柔美的粒子过滤器,它使用磁铁来荟萃原子核。而后,为了证实有22个中子的氟-31是氟的最重同位素,他们进行了多次的粒子碰撞。遵照现实模型的预料,应该会有氟-32和氟-33产生。

  在实行中,他们产出了4000个氟-31,这是一个颇为弘大的数目。要是真的有氟-32具有,那么他们理当能在多么大的样板中看到这类同位素。因而,当确定不有看到比氟-31更重的同位素时,研讨团队几近确定地确认了最重的氟同位素即是氟-31。经由沟通的过程,他们确定了氖-34是氖最重的同位素。

  但钻研团队并不有唐突地发表官方声名,他们用了近五年的时日来剖析这些结果,直到本周才将结果发布。在迩来的《物理指斥快报》上,他们证实了氟原子核的极限是22个中子,氖原子核最多可以包罗24个中子。而钠的极限如故无法确定,但从这个执行来看,这个极限至少可所以28个中子。这是20年来,物理学家在中子滴线题目上作出的初次重大冲破,他们确定了氟原子与氖原子中可以领有的最大中子数,并为实际较量争论模子建立了新的约束条件。

  通过这些履行,物理学家祈望更好地舆解人造界中可能与不成能之间的边陲。其余,这些丈量数据还能急救天体物理学家研究太天空的一些极度环境,譬喻中子星。中子星是曾经殒命了的恒星坍缩成的焦点,它的密度极大,中子星上一茶匙的肉体重约10亿吨。在中子星的极度条件下,就可以构成在履行室中打造出的这些怪异的、寿命经久的原子核。

  这些执行不只绘制了核素的极限图像,还搬弄着我们所知道的定义了这些核构造的人造根蒂根基力。那时,钻研人员企望能够确认钠元素的最重同位素。在抱负的情况下,物理学家企望能找到元素周期表中全部元素的中子极限。而钠才仅仅位列118个元素中的第11号。于是,科学家很理性地明白,可以我们很难绘制出悉数元素的中子滴线,但纵然如斯,这种摸索也曾经把宇宙中那些奇怪、杂遝的历程带到过我们的当面。