FRIB پنج ایزوتوپ جدید را در قطعات پلاتین پیدا می کند - Physics World

با برخورد یون‌های سنگین، فیزیکدانان در ایالات متحده پنج ایزوتوپ هسته‌ای که قبلاً دیده نشده بودند، ایجاد کردند. به رهبری اولگ تاراسف در دانشگاه ایالتی میشیگان، این تیم هسته‌های موجود در زباله‌های تولید شده توسط تکه تکه شدن پلاتین-198 را شناسایی کردند.

نزدیک به 300 ایزوتوپ طبیعی برای فیزیکدانان شناخته شده است که حدود 250 تای آنها پایدار هستند. محققان همچنین حدود 3000 ایزوتوپ کوتاه‌مدت را در آزمایشگاه‌هایی مانند تأسیسات پرتوهای ایزوتوپ نادر (FRIB) که یک موسسه مبتنی بر شتاب‌دهنده در دانشگاه ایالتی میشیگان است، ایجاد کرده‌اند.

ایزوتوپ های کوتاه مدت نیز به طور طبیعی در رویدادهای خشن اخترفیزیکی مانند ادغام ابرنواخترها و ستاره های نوترونی رخ می دهند. در این رویدادها، تصور می‌شود که برخی از این ایزوتوپ‌ها در فرآیند جذب نوترون سریع (فرآیند r) دخالت دارند که عناصر سنگینی مانند طلا را می‌سازد.

کسری کوچک

تاراسف توضیح می‌دهد: «تعداد ایزوتوپ‌های طبیعی کسر کوچکی از ایزوتوپ‌های ممکن و کسری کوچک از تعداد موجود در محیط‌های اخترفیزیکی شدید با واکنش‌های هسته‌ای فعال است». یک سوال اساسی این است: چه ترکیبی از پروتون ها و نوترون ها می توانند هسته اتمی یا ایزوتوپ کمیاب را تشکیل دهند؟

پاسخ به این سوال یکی از اهداف FRIB است که با کوبیدن پرتوهای یونی سنگین به اهداف با انرژی تا 200 مگا ولت، ایزوتوپ ایجاد می کند. به لطف آخرین افزایش قدرت پرتو، این تأسیسات اکنون آماده است تا دسترسی بی‌سابقه‌ای به ایزوتوپ‌های سنگین و غنی از نوترون در مناطق هنوز کشف نشده نمودار هسته‌ای فراهم کند.

برای تیم تاراسف، یک منطقه مورد علاقه خاص حاوی ایزوتوپ‌هایی است که کمی سبک‌تر از سرب-208 است. تاکنون، به دلیل بازده تولید پایین در آزمایش‌ها، همراه با دشواری در تمایز بین هسته‌های مختلف، مطالعه این هسته‌ها چالش برانگیز بوده است.

تکه تکه شدن پرتابه

تاراسف توضیح می‌دهد که با FRIB، «ایزوتوپ‌های سنگین با نوترون‌های بسیار بیشتر از پروتون‌ها را می‌توان با تکه تکه شدن پرتابه تولید کرد، جایی که یک پرتو پایدار سنگین مانند ایزوتوپ طبیعی پلاتین با نصف سرعت نور به یک هدف کربنی کوبیده می‌شود».

برای یافتن ایزوتوپ‌های جدید، محققان با یک وظیفه دوگانه روبرو شدند: دسته‌بندی زباله‌های تکه تکه‌شدن بر اساس ایزوتوپ‌های مختلفی که در آن وجود دارد، و شناسایی بدون ابهام هر ایزوتوپ. این چالش ها با استفاده از جداکننده ایزوتوپ کمیاب پیشرفته (ARIS) در FRIB غلبه کردند.

در مجموع، آزمایش تکه تکه شدن این تیم پنج ایزوتوپ مختلف از عناصر تولیوم، ایتربیوم و لوتسیم را به دست آورد که قبلا هرگز مشاهده نشده بود.

تاراسف می‌گوید: «شناسایی موفقیت‌آمیز این ایزوتوپ‌ها، قابلیت‌های با وضوح بالای جداکننده قطعه ARIS و پتانسیل آن برای اکتشافات آینده در ناحیه بالای Z جدول تناوبی، به ویژه با افزایش شدت پرتو را نشان می‌دهد.

این تیم مطمئن است که نتایج آن فقط شروع یک دوره جدید هیجان انگیز برای آزمایش های تکه تکه شدن است. تاراسف ادامه می دهد: «این کمتر از یک سال پس از شروع عملیات FRIB انجام شد و نوید یک پتانسیل علمی بزرگ را هنگام انجام اندازه گیری های مشابه با تکه تکه شدن سرب و اورانیوم می دهد.

در آزمایش‌های آینده، تاراسف و همکارانش قصد دارند هسته‌هایی حاوی 126 نوترون تولید کنند. این یک "عدد جادویی" است و انتظار می رود این هسته ها نسبت به همسایگان خود در نمودار هسته ای پایدارتر باشند. این باعث می شود که آنها به هدف مهمی برای اخترفیزیکدانان در مطالعات خود در مورد فرآیند r تبدیل شوند. بنابراین، تحقیقات آینده می تواند به ما درک بهتری از منشأ حدود نیمی از عناصر سنگین تر از آهن در جهان بدهد.

تحقیق در شرح داده شده است Physical Review Letters به.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/frib-finds-five-new-isotopes-in-platinum-fragments/