Международная исследовательская группа под руководством GSI/FAIR, Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (JGU) и Гельмгольц-института в Майнце (HIM) успешно синтезировала новый изотоп сиборгия. В эксперименте, проведённом на ускорительных установках GSI/FAIR, было обнаружено 22 ядра сиборгия-257. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters и отмечены как «предложение редактора».
Новые изотопы искусственного сверхтяжёлого элемента
Теперь известны 14 изотопов искусственного сверхтяжёлого элемента сиборгия (атомный номер 106). Для получения сиборгия-257 интенсивный пучок хрома-52 из линейного ускорителя GSI/FAIR UNILAC воздействовал на высококачественные мишени из свинца-206.
Используя высокоэффективную систему обнаружения TASCA (TransActinide Separator and Chemistry Apparatus), было зарегистрировано в общей сложности 22 распада ядер сиборгия-257: 21 событие деления и один альфа-распад. Период полураспада нового изотопа, расположенного рядом с усиленной нейтронной оболочкой в точке 152, составляет 12,6 миллисекунды.
Влияние оболочечных эффектов на свойства деления сверхтяжёлых ядер
«Наши результаты по сиборгию-257 дают захватывающие намёки на влияние оболочечных эффектов на свойства деления сверхтяжёлых ядер. Как следствие, возможно, что следующий более лёгкий, всё ещё неизвестный изотоп — сиборгий-256 — может подвергаться делению в очень коротком временном диапазоне от одной наносекунды до шести микросекунд», — говорит доктор Павол Мосат, первый автор публикации из отдела химии сверхтяжёлых элементов (SHE Chemistry) в GSI/FAIR.
Исследование границы стабильности
Недавно был достигнут значительный прогресс в направлении границы стабильности путём обнаружения руттеридума-252 с периодом полураспада в 60 нс через его более долгоживущее K-изомерное состояние. Исследование границы изотопов для элемента сиборгий является естественным продолжением этих экспериментов, картографированием береговой линии острова стабильности сверхтяжёлых ядер.
Пока что K-изомерное состояние не наблюдалось в изотопах сиборгия. Однако в настоящем эксперименте исследовательская группа также облучала мишень из свинца-208 и наблюдала убедительные доказательства присутствия K-изомерного состояния в сиборгии-259.
«Наши результаты по K-изомерному состоянию в сиборгии-259 открывают путь к изучению феномена K-изомеров в других изотопах сиборгия и к синтезу короткоживущего изотопа сиборгия-256, если долгоживущее K-изомерное состояние существует и в этом ядре», — говорит доктор Хуягабаатар Жадамбаа, руководитель соответствующей экспериментальной программы GSI/FAIR.
Пятимерная модель Ланжевена
Международная команда исследователей, включая членов из Science Tokyo, разработала пятимерную (5D) модель Ланжевена, которая точно воспроизводит сложные распределения фрагментов деления и кинетические энергии в изотопах ртути средней массы (180Hg и 190Hg). Модель успешно улавливает необычное «двугорбое» распределение масс фрагментов, наблюдаемое в ртути-180, и предлагает новое понимание того, как ядерные оболочечные эффекты влияют на динамику деления — даже при более высоких энергиях возбуждения, чем предполагалось ранее.
Деление ядер: фундаментальный процесс в ядерной физике
Деление ядер, процесс, при котором атомное ядро расщепляется на более мелкие части, является фундаментальным процессом в ядерной физике. Хотя деление тяжёлых элементов, таких как уран и плутоний, хорошо изучено, более лёгкие ядра, такие как ртуть (Hg), ведут себя неожиданным образом.
Эксперименты показали, что 180Hg подвергается неожиданной форме асимметричного деления, производя фрагменты очень разных размеров. Эти результаты ставят под сомнение существующие модели и подчёркивают необходимость лучшего понимания того, как ядерная структура влияет на деление в области ниже свинца, которая включает элементы с атомными номерами ниже 82.
Для лучшего понимания необычного поведения при делении изотопов Hg международная исследовательская группа под руководством доцента Чикако Ишизуки из Института нулевой углеродной энергии при Институте науки Токио (Science Tokyo), Япония, разработала пятимерную (5D) модель Ланжевена. Их работа, опубликованная онлайн в Physical Review C 20 мая 2025 года, обеспечивает точные предсказания распределения фрагментов и полной кинетической энергии (TKE) и была признана журналом «предложением редактора».