|
Поиски таинственных двойных магических ядер
|
|
|
|
Новые исследования продвигают ядерную физику и материаловедение вперед, исследуя “двойные магические ядра”, что углубляет наше научное понимание ядерных связей. Недавние китайские исследования свидетельствуют о значительном прогрессе в создании неуловимого “острова стабильности”, где искусственные ядра демонстрируют исключительную устойчивость к распаду. Это достигается с помощью двойных магических ядер, которые имеют исключительно стабильную конфигурацию, созданную точным балансом протонов и нейтронов.
|
|
Остров стабильности
|
|
|
|
Теории о точном местоположении “Острова стабильности” в периодической таблице Менделеева различаются, как и о мифической земле. Однако, в отличие от мифических островов, ученые в целом согласны с тем, что эта предсказанная группа изотопов сверхтяжелых элементов теоретически существует. Он состоит из сверхтяжелых изотопов с гораздо более длительным периодом полураспада, чем у любых известных в настоящее время изотопов, и поскольку в природе таких изотопов обнаружено не было, их искусственное создание, вероятно, является единственным жизнеспособным методом их получения. Этот процесс потребовал бы сборки изотопов внутри ядерного реактора - задача, которая до сих пор ускользала от физиков.
|
|
|
|
|
|
|
Ключ к стабильности лежит в “магических числах” — определенном количестве протонов или нейтронов, которые придают атомному ядру необычную стабильность. Эти магические числа обозначают точки, в которых ядерные оболочки полностью заполнены, причем установленными числами являются 2, 8, 20, 28, 50, 82, и 126. Ученые предполагают, что более высокие числа, такие как 184, 258, 350 и 462, могут обеспечить еще большую стабильность. Двойные магические ядра, в которых и протоны, и нейтроны достигают этих магических чисел, теоретически могут обеспечить максимальную стабильность.
|
|
Нацеливание на магическое число
|
|
|
|
Исследовательская группа, возглавляемая профессором Фенг-Шоу Чжаном из Пекинского педагогического университета, начала с разработки сложных моделей для моделирования столкновений ионов. Они выбрали модели снарядов и мишеней, которые, по их мнению, будут наиболее эффективными для образования высокостабильных изотопов.
|
|
|
|
Несколько смоделированных реакций показали многообещающие результаты. Примечательно, что при попадании радиоактивного изотопа кальция в плутониевую мишень образуется ожидаемое двойное магическое ядро, 298Fl. Другая реакция, в которой использовались ванадий и берклий, иногда давала двойное магическое ядро, хотя результаты были менее последовательными.
|
|
Прокладываем курс к острову стабильности
|
|
|
|
Модели и методы, созданные командой профессора Чжана, могут существенно помочь в будущих исследованиях, направленных на синтез стабильных изотопов. Эти достижения также могут углубить наше понимание атомных связей и потенциально могут способствовать прогрессу в материаловедении. Достижение долгожданного “островка стабильности”, вероятно, потребует использования суперколлайдера или ядерного реактора.
|
|
|
|
В ранней Вселенной первичные частицы сталкивались со скоростью, близкой к скорости света, в горячей кварк-глюонной плазме. Сегодня ученые используют суперколлайдеры — такие как ЦЕРН в Европе или ныне не существующий SSC в Техасе - для воссоздания этих высокоэнергетических столкновений тяжелых ионов, как правило, с использованием крупных ионов, таких как золото или свинец.
|
|
|
|
Эти столкновения, достигающие триллионов электрон-вольт, могут привести к образованию кварк-глюонной плазмы, напоминающей моменты, последовавшие за Большим взрывом. К удивлению первых ученых, получившаяся плазма вела себя скорее как жидкость, чем как газ. Несмотря на то, что эти суперколлайдеры дают потрясающие результаты, последовательное достижение конкретного желаемого результата остается сложной задачей. Управляемое столкновение частиц сродни организации высокоскоростной автомобильной аварии в миниатюре, и воспроизводимость часто затруднена, даже если иногда удается добиться успеха.
|
|
|
|
Другой подход связан с ядерными реакторами, которые бывают двух видов: термоядерный и с расщеплением. Термоядерный синтез объединяет более мелкие элементы в более крупный, в то время как деление расщепляет более крупный атом на более мелкие частицы. Задача искусственного создания сверхстабильных атомов заключается в необходимости одновременного достижения стабильности всеми компонентами.
|
|
|
|
Этот процесс можно сравнить со сборкой набора Lego, который постоянно угрожает развалиться, пока не будет собран последний элемент, и создание такой стабильной конфигурации остается постоянной задачей для физиков.
|
|
|
|
Источник
|
