- 5/10/19
- 95,286
- 79
امیدها برای عنصر فوق سنگین فلرویوم با عمر طولانی تبخیر می شوند ، در همیار خاص بخوانید
کارخانه عناصر ابر سنگین روسیه سعی خواهد کرد عنصر 120 را تشکیل دهد – اکنون جزیره بالقوه ثبات است که عنصر 114 منتفی شده است.
C. BICKEL / SCIENCE
با دانیل کلیری فوریه 12 ، 2021 ، 11:50 AM
برای دهه ها ، فیزیکدانان هسته ای عناصر ابر سنگین رکوردشکن را انفجار داده و جدول تناوبی را گام به گام فراتر از اورانیوم ، سنگین ترین عنصر طبیعی گسترش داده اند. این قبیل سنگین ها ناپایدار هستند ، اما تئوری پیش بینی می کند “تعداد جادویی” از پروتون ها و نوترون ها که ثبات بیشتری ایجاد می کنند ، و یافتن یک ابر سنگین با عمر طولانی مدت طولانی برای محققان یک جام مقدس است.
عنصر 114 ، که به عنوان فلروویوم شناخته می شود و اولین بار در سال 1998 ایجاد شد ، بهترین کاندید برای ثبات بیشتر در نظر گرفته شد ، زیرا نظریه پردازان معتقد بودند 114 تعداد جادویی پروتون ها است. اما محققان اکنون گزارش کرده اند که ثبات آن در مقایسه با عناصر فوق سنگین موجود در جدول تناوبی بیشتر نیست. دیرک رودولف ، رهبر تحقیق ، از دانشگاه لوند می گوید: “عنصر 114 ظاهراً جادو نیست ، یا حداقل آنطور که پیش بینی های کلاسیک نشان می دهد جادو نیست.
نتیجه توجه به کاندیدای بعدی تعداد جادوی پروتون را متمرکز می کند: عنصر 120. هرگز قبل از سنتز ، عنصر 120 یکی از اهداف کارخانه عناصر ابر سنگین (SHEF) است ، یک تسهیلات جدید در روسیه که آغاز شد محققان در آنجا 60 اتم مسکوویوم ، عنصر 115 ، با شلیک پرتوهای یونی به یک لایه نازک از ماده هدف ساخته اند. اما تعقیب و گریز برای 120 در انتظار است تا زمانی که محققان مقدار کالیفرنیوم – عنصری نادر تولید شده در راکتورهای هسته ای با شار بالا – را که برای هدف 120 لازم است بدست آورند. یوری اوگانسیان از م Instituteسسه مشترک تحقیقات هسته ای روسیه (JINR) ، محل SHEF ، می گوید: “مقدار محدودی از مواد مورد هدف ، مشكلات فنی را ایجاد می كند كه باید در آینده نزدیك حل كنیم.” اوگانسیان نام اوگانسن ، عنصر 118 است که در سال 2004 توسط تیمش در JINR کشف شد و در حال حاضر سنگین ترین است.
برای توضیح اینکه چرا برخی از هسته ها نسبت به بقیه پایدارترند ، نظریه پردازان معتقدند که پروتون ها و نوترون ها در “پوسته ها” قرار دارند ، شبیه پوسته های مداری الکترون که هسته را احاطه کرده و شیمی هر عنصر را تعریف می کند. همانطور که یک پوسته کامل الکترون یک گاز نجیب از نظر شیمیایی ایجاد می کند ، یک پوسته کامل از پروتون ها یا نوترون ها پایداری بیشتر و طول عمر بیشتری را ارائه می دهد. هسته هایی با پوسته های کامل پروتون و نوترون ، مانند هلیوم -4 (عدد اتمی 2) ، اکسیژن -16 (عدد اتمی 8) و سرب -208 (شماره اتمی 82) – معروف به هسته های “جادوی مضاعف” – از جمله پایدارترین ایزوتوپ ها در طبیعت.
اما این تئوری فقط می تواند اعداد جادویی را برای عناصر فوق سنگین تخمین بزند. در سال 1998 ، هنگامی که تیم Oganessian در JINR هسته ای منفرد از عنصر 114 را برای اولین بار تولید کرد ، برای یک پوسته جادویی از 114 پروتون امیدوار کننده به نظر می رسد: اتم به نظر می رسد بیش از 30 ثانیه زنده مانده است – یک ابدیت برای یک عنصر فوق سنگین. اما این عمر طولانی هرگز تکرار نشد و بیشتر دوازده ایزوتوپ دیگر تأیید شده فلروویوم بیش از 1 ثانیه زنده نمی مانند.
بنابراین ، سال گذشته ، تیمی به سرپرستی رودولف و کریستوف دولمان از دانشگاه ماینتس با ردیاب های به روز شده در مرکز تحقیقات سنگین یون GSI هلمهولتز در آلمان نگاهی دیگر به پایداری فلروویوم انداختند. آنها پرتویی از یونهای کلسیم -48 را به ورقه های فلزی پوشانده شده با پلوتونیوم -242 و پلوتونیوم -244 شلیک کردند. بیشتر یونها از طریق هدف عبور می کردند ، اما در طی چند هفته ، چند مورد با یک هسته پلوتونیوم برخورد کردند و در فلورویم ذوب شدند.
پس از خارج شدن از فویل ، هسته های تازه فلرویم توسط یك میدان مغناطیسی از یونهای پرتو و سایر بقایا جدا می شوند كه یونها را با توجه به جرم آنها منحرف می كند. هسته های تعبیه شده در یک ردیاب ذرات ، که محصولات پوسیدگی را زمان بندی و اندازه گیری می کند تا هویت هسته فوق سنگین را مشخص کند – و اینکه چه مدت دوام دارد.
محققان دو اتم فلرويوم-286 و 11 فلرويوم-288 ، تیم ماه گذشته در نامه های بررسی فیزیکی گزارش داد. آنها مسیرهای پوسیدگی هسته ها را شناسایی کردند ، از جمله یکی از آنها که قبلاً هرگز دیده نشده بود ، که در یک هسته پایدار با پوسته کامل وجود ندارد. رودولف می گوید این مسیرهای پوسیدگی بسیار کارآمد هستند ، به طوری که آنها نتیجه گرفتند که 114 “یک عدد جادوی صریح نیست”.
اوگانسیان تعجب نمی کند. او می گوید نظریه پردازان معتقدند ثبات اضافی اعطا شده توسط پوسته پروتون کامل “بسیار ضعیف تر و مبهم است” ، در حالی که پوسته کامل نوترون تأثیر بسیار بیشتری بر ثبات خواهد داشت. ناامیدکننده ، پوسته کامل بعدی نوترون ، با 184 ، در حال حاضر از دسترس خارج شده است: محققان هرگز هسته ای با بیش از 177 نوترون تولید نکرده اند.
اما این بدان معنا نیست که جستجوی ثبات جادویی به پایان رسیده است. رودولف می گوید ، داده های بهبود یافته تیم GSI در مورد عنصر 114 به نظریه پردازان کمک می کند تا با ارائه “نقاط قوت تئوری” مدل های خود را اصلاح کنند. نسخه های جدیدتر از مدل پوسته هسته ای پوسته هایی به شکل گلوله های راگبی و اشکال دیگر را به جای کره فراخوانی می کنند و نشان می دهند که پوسته پروتون کامل در 120 یا 126 است ، نه 114.
رسیدن به آنجا مربوط به پرتو مناسب و مواد هدف به همراه شدت پرتو و مدت زمان طولانی است. همانطور که دولمن آن را می نامد “نیروی بی رحم”. او می گوید عناصر 119 و 120 فراتر از امکانات موجود GSI است ، اما باید در دسترس آزمایشگاه فیزیک ذرات RIKEN در ژاپن و همچنین SHEF باشد. “من کاملاً متقاعد شده ام که آنها 119 و 120 را به ما می رسانند.”
منبع : sciencemag
کارخانه عناصر ابر سنگین روسیه سعی خواهد کرد عنصر 120 را تشکیل دهد – اکنون جزیره بالقوه ثبات است که عنصر 114 منتفی شده است.
C. BICKEL / SCIENCE
با دانیل کلیری فوریه 12 ، 2021 ، 11:50 AM
برای دهه ها ، فیزیکدانان هسته ای عناصر ابر سنگین رکوردشکن را انفجار داده و جدول تناوبی را گام به گام فراتر از اورانیوم ، سنگین ترین عنصر طبیعی گسترش داده اند. این قبیل سنگین ها ناپایدار هستند ، اما تئوری پیش بینی می کند “تعداد جادویی” از پروتون ها و نوترون ها که ثبات بیشتری ایجاد می کنند ، و یافتن یک ابر سنگین با عمر طولانی مدت طولانی برای محققان یک جام مقدس است.
عنصر 114 ، که به عنوان فلروویوم شناخته می شود و اولین بار در سال 1998 ایجاد شد ، بهترین کاندید برای ثبات بیشتر در نظر گرفته شد ، زیرا نظریه پردازان معتقد بودند 114 تعداد جادویی پروتون ها است. اما محققان اکنون گزارش کرده اند که ثبات آن در مقایسه با عناصر فوق سنگین موجود در جدول تناوبی بیشتر نیست. دیرک رودولف ، رهبر تحقیق ، از دانشگاه لوند می گوید: “عنصر 114 ظاهراً جادو نیست ، یا حداقل آنطور که پیش بینی های کلاسیک نشان می دهد جادو نیست.
نتیجه توجه به کاندیدای بعدی تعداد جادوی پروتون را متمرکز می کند: عنصر 120. هرگز قبل از سنتز ، عنصر 120 یکی از اهداف کارخانه عناصر ابر سنگین (SHEF) است ، یک تسهیلات جدید در روسیه که آغاز شد محققان در آنجا 60 اتم مسکوویوم ، عنصر 115 ، با شلیک پرتوهای یونی به یک لایه نازک از ماده هدف ساخته اند. اما تعقیب و گریز برای 120 در انتظار است تا زمانی که محققان مقدار کالیفرنیوم – عنصری نادر تولید شده در راکتورهای هسته ای با شار بالا – را که برای هدف 120 لازم است بدست آورند. یوری اوگانسیان از م Instituteسسه مشترک تحقیقات هسته ای روسیه (JINR) ، محل SHEF ، می گوید: “مقدار محدودی از مواد مورد هدف ، مشكلات فنی را ایجاد می كند كه باید در آینده نزدیك حل كنیم.” اوگانسیان نام اوگانسن ، عنصر 118 است که در سال 2004 توسط تیمش در JINR کشف شد و در حال حاضر سنگین ترین است.
برای توضیح اینکه چرا برخی از هسته ها نسبت به بقیه پایدارترند ، نظریه پردازان معتقدند که پروتون ها و نوترون ها در “پوسته ها” قرار دارند ، شبیه پوسته های مداری الکترون که هسته را احاطه کرده و شیمی هر عنصر را تعریف می کند. همانطور که یک پوسته کامل الکترون یک گاز نجیب از نظر شیمیایی ایجاد می کند ، یک پوسته کامل از پروتون ها یا نوترون ها پایداری بیشتر و طول عمر بیشتری را ارائه می دهد. هسته هایی با پوسته های کامل پروتون و نوترون ، مانند هلیوم -4 (عدد اتمی 2) ، اکسیژن -16 (عدد اتمی 8) و سرب -208 (شماره اتمی 82) – معروف به هسته های “جادوی مضاعف” – از جمله پایدارترین ایزوتوپ ها در طبیعت.
اما این تئوری فقط می تواند اعداد جادویی را برای عناصر فوق سنگین تخمین بزند. در سال 1998 ، هنگامی که تیم Oganessian در JINR هسته ای منفرد از عنصر 114 را برای اولین بار تولید کرد ، برای یک پوسته جادویی از 114 پروتون امیدوار کننده به نظر می رسد: اتم به نظر می رسد بیش از 30 ثانیه زنده مانده است – یک ابدیت برای یک عنصر فوق سنگین. اما این عمر طولانی هرگز تکرار نشد و بیشتر دوازده ایزوتوپ دیگر تأیید شده فلروویوم بیش از 1 ثانیه زنده نمی مانند.
بنابراین ، سال گذشته ، تیمی به سرپرستی رودولف و کریستوف دولمان از دانشگاه ماینتس با ردیاب های به روز شده در مرکز تحقیقات سنگین یون GSI هلمهولتز در آلمان نگاهی دیگر به پایداری فلروویوم انداختند. آنها پرتویی از یونهای کلسیم -48 را به ورقه های فلزی پوشانده شده با پلوتونیوم -242 و پلوتونیوم -244 شلیک کردند. بیشتر یونها از طریق هدف عبور می کردند ، اما در طی چند هفته ، چند مورد با یک هسته پلوتونیوم برخورد کردند و در فلورویم ذوب شدند.
پس از خارج شدن از فویل ، هسته های تازه فلرویم توسط یك میدان مغناطیسی از یونهای پرتو و سایر بقایا جدا می شوند كه یونها را با توجه به جرم آنها منحرف می كند. هسته های تعبیه شده در یک ردیاب ذرات ، که محصولات پوسیدگی را زمان بندی و اندازه گیری می کند تا هویت هسته فوق سنگین را مشخص کند – و اینکه چه مدت دوام دارد.
محققان دو اتم فلرويوم-286 و 11 فلرويوم-288 ، تیم ماه گذشته در نامه های بررسی فیزیکی گزارش داد. آنها مسیرهای پوسیدگی هسته ها را شناسایی کردند ، از جمله یکی از آنها که قبلاً هرگز دیده نشده بود ، که در یک هسته پایدار با پوسته کامل وجود ندارد. رودولف می گوید این مسیرهای پوسیدگی بسیار کارآمد هستند ، به طوری که آنها نتیجه گرفتند که 114 “یک عدد جادوی صریح نیست”.
اوگانسیان تعجب نمی کند. او می گوید نظریه پردازان معتقدند ثبات اضافی اعطا شده توسط پوسته پروتون کامل “بسیار ضعیف تر و مبهم است” ، در حالی که پوسته کامل نوترون تأثیر بسیار بیشتری بر ثبات خواهد داشت. ناامیدکننده ، پوسته کامل بعدی نوترون ، با 184 ، در حال حاضر از دسترس خارج شده است: محققان هرگز هسته ای با بیش از 177 نوترون تولید نکرده اند.
اما این بدان معنا نیست که جستجوی ثبات جادویی به پایان رسیده است. رودولف می گوید ، داده های بهبود یافته تیم GSI در مورد عنصر 114 به نظریه پردازان کمک می کند تا با ارائه “نقاط قوت تئوری” مدل های خود را اصلاح کنند. نسخه های جدیدتر از مدل پوسته هسته ای پوسته هایی به شکل گلوله های راگبی و اشکال دیگر را به جای کره فراخوانی می کنند و نشان می دهند که پوسته پروتون کامل در 120 یا 126 است ، نه 114.
رسیدن به آنجا مربوط به پرتو مناسب و مواد هدف به همراه شدت پرتو و مدت زمان طولانی است. همانطور که دولمن آن را می نامد “نیروی بی رحم”. او می گوید عناصر 119 و 120 فراتر از امکانات موجود GSI است ، اما باید در دسترس آزمایشگاه فیزیک ذرات RIKEN در ژاپن و همچنین SHEF باشد. “من کاملاً متقاعد شده ام که آنها 119 و 120 را به ما می رسانند.”
منبع : sciencemag
