物理学者が重希土類元素の全く新しい同位体を発見：ScienceAlert

原子核を構成する粒子のこれまでに見たことのない割合が、重元素の断片化を伴う画期的な実験で明らかになった。

ミシガン州立大学のオレグ・タラソフ率いる物理学者たちは、白金の原子核を分解することによって、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムという希土類元素の新しい同位体を発見した。 科学者たちは、この成果が中性子豊富な原子核の性質や、中性子星の衝突で新しい元素を形成する過程を理解するのに役立つと信じている。

この研究はまた、2022年6月に最初の実験を実施したミシガン州立大学の最近完成した希少同位体ビーム施設（FRIB）の力も実証している、と研究者らは述べている。

要素のすべての形式が同じように構築されるわけではありません。 各原子核は、核子として知られる多数の亜原子粒子 (陽子と中性子) で構成されています。 陽子の数は元素のすべての形態で一定であり、元素の原子番号を与えます。

ただし、中性子の数は変化する可能性があります。 これらの違いは、元素の同位体として知られるものを定義します。

すべての元素には多数の同位体があり、それらはさまざまなレベルの安定性で形成されます。 それらの一部は非常に早く崩壊し、電離放射線の爆発でより軽い元素に分解されます。 完全に安定してぶら下がっている人もいます。 さまざまな同位体とその挙動を理解することは、科学者が宇宙が元素をどのように作るかを理解し、時空間にわたる元素の存在量を推定するのに役立ちます。

新しい同位体を作成するために、タラソフと彼の同僚は、と呼ばれる120個の中性子を含むプラチナ同位体から始めました。 ¹⁹⁸点数。 標準プラチナは 117 中性子; より重い同位体を使用すると、原子核の分裂方法が変わる可能性があります。

彼らはこれらの原子をFRIBに投入し、重イオン加速器を使って原子核を分解します。 希少同位体のビームは、光速の半分を超える速度でターゲットに発射されます。 それらが標的に当たると、これらの同位体は原子核のより軽い同位体に分解されます。 物理学者はこれらの同位体を発見して研究することができます。

小売業において ¹⁹⁸PT、タラソフチームを発見 ¹⁸²完了し、 ¹⁸³Tm、中性子数はそれぞれ 113 個と 114 個。 標準ツリウムには、 69 中性子。 彼らが見つけたように ¹⁸⁶イブと ¹⁸⁷Yb、中性子数はそれぞれ 116 個と 117 個。 標準的なイッテルビウムが含まれています 103 中性子。 ついに彼らは見つけたのです ¹⁹⁰ルー、中性子数 119。 標準ルテチウム 104 中性子。

これらの同位体はそれぞれ、加速器の複数回の稼働で観察されています。 これは、これまでほとんど無視されてきた系における中性子豊富な重元素同位体の合成を研究するためにFRIBを使用できることを意味すると研究者らは言う。関心がなかったためではなく、生成して検出できる可能性があるためだ。彼ら。

これは、激しい宇宙の出来事がどのように宇宙で最も重い元素を形成するかを理解するのに役立つ可能性があります。 宇宙で鉄より重いものは、超新星爆発や中性子星同士の衝突などの極限条件下でのみ発生する可能性があります。

中性子星の衝突で見られる元素合成プロセスの 1 つは、急速な中性子捕獲です。 プロセスp。 これは、原子核がキロノバ爆発中に放出された浮遊中性子と急速に衝突し、より重い元素への変換を開始するときに起こります。 このようにして、金、ストロンチウム、プラチナ、その他の重金属が得られます。

彼らは、チームの実験はrプロセスの再現に非常に近づいていると述べています。 これは、宇宙で最も激しい出来事のいくつかで見られる元素合成経路の 1 つを再現できるツールを、間もなく自由に使えるようになるかもしれないことを意味します。

「これまで国立超電導サイクロトロン研究所で利用できたエネルギーを超える高強度の一次ビームを含むFRIBのユニークな機能により、中性子数N = 126以降の領域を探査するのに理想的な施設となっている」と研究者らは述べた。 彼は書く。

「FRIBの研究者は、これらの相互作用を利用して、新しい同位体の生成、同定、特性の研究を行うことができ、核物理学、天体物理学の進歩、そして物質の基本的特性の理解に貢献することができます。」

この研究は、 物理的なレビューレター。