合成新的超重元素或可打开元素周期表的第八个周期

原子物理研究所的物理学家们通过测量大原子核和小原子核之间的碰撞,来探索产生新元素的方法,并可能产生涉及超重元素的新化学。

图1:模拟显示较小的原子核(在这种情况下为镍)与较大的原子核(金)融合。RIKEN的核物理学家提出了一种估算最佳入射能量的新方法,用于合成新的超重元素,这将打开周期表的第八个周期。图片来源:JENS KONOPKA和HENNING WEBER /科学图片库

两个目标可以实现

实验核物理学家几乎可以实现两个诱人的目标。

一个目标是进入元素周期表的第八行。到目前为止,科学家们已经制造出了前7行中的所有元素——从氢(1个质子)到氧(118个质子)。因此,合成较重的元素将开辟新的领域。

另一个目标是在超重核的海洋中找到“稳定岛”。超重元素通常会变得更不稳定,因为它们含有的质子越多。例如,最稳定的同位素(113个质子)的半衰期接近8秒,而氧的半衰期仅为0.7毫秒。但理论学家认为,这种趋势将会改变,因为原子核的位置刚好在欧尼森之外。他们推测,存在一种特别稳定的原子核,它具有“双重魔力”,拥有神奇的质子数和中子数。长期存在的超重元素将开启一种新型的化学反应,包括更持久的反应。

如何实现

为了实现这些目标,实验人员需要确定如何最大限度地制造超重原子核,因为据估计合成一个原子需要三个多月的时间。要做到这一点,他们需要知道两个原子核相互靠近时,由于核势的吸引力而产生的排斥力。

现在,日本物理研究所加速器科学中心的田中泰奇和他的同事们通过发射小原子核(氖、镁和钙)到大原子核(铯和铀)并测量它们如何散射来测量这种斥力。

他们发现,排斥势垒主要受较大核的变形影响,其形状像一个橄榄球。与产生已知超重元素的激发函数的比较表明,发射较小的原子核,使其靠近变形较大的原子核的一侧,将是产生新的超重原子核的最有效策略。

如果这种趋势适用于较重的原子核,那么只需测量较大原子核的排斥势垒就可以确定较小原子核的最佳能量,而这只需要大约一天的时间。田中说:“通过这一系统的研究,我们提出了一种估算合成新元素的最佳入射能量的新方法。”

研究小组计划利用这一知识制造新的超重元素。田中解释说:“短期内,我们将尝试制造新的元素,比如119号或120号元素。”“在未来10年或20年内,我们希望到达这个稳定之岛,但我们不确定它在哪里。”

文章来源:phys.org

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