Изображение представляет собой графическую иллюстрацию таблицы нуклидов с акцентом на тяжелые элементы, такие как фермий (Fm) и эйнштейний (Es). Оно демонстрирует использование масс-сепаратора RISIKO для лазерной спектроскопии этих элементов.
Международная группа исследователей впервые смогла с высокой точностью определить форму атомного ядра фермия-255 — одного из самых тяжелых химических элементов, известных науке. Работа показала, что ядро элемента с атомным номером 100 сильно вытянуто и по форме напоминает мяч для регби. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Фермий не встречается в природе. Его приходится получать искусственно, а количество доступного вещества настолько мало, что ученые годами готовили образцы для эксперимента. В итоге исследователям удалось собрать материал, содержавший всего несколько миллиардов атомов. Несмотря на столь скромный запас, этого оказалось достаточно для проведения сверхточной лазерной спектроскопии.
Объектом исследования стал изотоп фермий-255, содержащий 100 протонов и 155 нейтронов. Ученые направляли лазерное излучение на атомы и анализировали мельчайшие изменения энергетических уровней электронов. Поскольку внутренние электроны очень чувствительны к размерам и форме ядра, такой метод позволяет буквально «просвечивать» его структуру.
Схематическое изображение предполагаемой плотности заряда ядра фермия-255 при среднем уровне поля, рассчитанном в соответствии с ядерной теорией. Размеры приведены в фемтометрах (fm). Автор: Майкл БендерЭксперимент оказался крайне сложным. Для получения нужного вещества использовали многоступенчатую цепочку производства через изотопы эйнштейния-254 и 255. Материал облучали нейтронами в США, затем перевозили между несколькими научными центрами Европы, а сами измерения проводили в Германии на установке RISIKO. На работу с 255Fm у физиков оставалось совсем немного времени — период полураспада этого изотопа составляет 20 часов. Во время опыта образцы нагревали до 1000 °C, чтобы атомы испарялись и могли взаимодействовать с лазерным лучом.
Полученные данные позволили не только определить форму ядра, но и уточнить его магнитные характеристики. Более того, новые измерения показали, что некоторые значения, десятилетиями фигурировавшие в справочниках, были некорректны. Современные теоретические модели, напротив, отлично совпали с результатами эксперимента.
Почему это важно? Форма ядра напрямую связана со стабильностью сверхтяжелых элементов и их склонностью к самопроизвольному делению. Чем лучше физики понимают устройство таких ядер, тем точнее могут прогнозировать свойства еще не открытых элементов на дальнем краю таблицы Менделеева. Исследование поможет совершенствовать модели ядерного деления и приблизит ученых к поиску долгоживущих сверхтяжелых элементов.
Графический экстракт: (а) Раздел ядерной диаграммы, показывающий некоторые доступные для реактора нуклиды [1,14]. Темными стрелками показан основной путь деления, а светлыми - вторичные каналы. Красными стрелками обозначен путь, выбранный для эксперимента. Полностью раскрашенные квадратики выделяют изотопы, для которых известны ядерные моменты. Основные режимы распада обозначены цветом в соответствии с ключом, указанным справа. На вставке показан итог распада нуклидов. (b) магнитные дипольные моменты четных ядер варьируются от плутония до нобелия [15-18]. Близко расположенные значения смещены по горизонтали для наглядности.Тема необычных форм атомных ядер уже привлекала внимание ученых. Ранее Hi-Tech Mail рассказывал об исследовании свинца-208, который также неожиданно оказался похож на мяч для регби, хотя долгое время считался почти идеально сферическим. Еще один материал по теме на Hi-Tech Mail посвящен тому, как физики провели «невозможный» лазерный эксперимент с ядром атома. Также вас может заинтересовать статья «Почему шатается таблица Менделеева и как ей помог старый циклотрон».
Источник новости: hi-tech.mail.ru
