Strona główna nauka/tech Fizycy jądrowi są bliżej niż kiedykolwiek nieuchwytnych jąder podwójnej magii

Fizycy jądrowi są bliżej niż kiedykolwiek nieuchwytnych jąder podwójnej magii

6
0


Ilustracja sztuki plazmowej reaktora energii syntezy jądrowej
Postępują badania nad podwójnymi jądrami magicznymi, koncentrując się na tworzeniu stabilnych, superciężkich pierwiastków w drodze innowacyjnych reakcji jądrowych. Celem tej pracy jest odkrycie potencjalnych nowych materiałów i pogłębienie wiedzy na temat sił atomowych. Źródło: SciTechDaily.com

Postępy w fizyce jądrowej mogą wkrótce umożliwić tworzenie stabilnych, superciężkich jąder, torując drogę nowym materiałom i wglądowi w stabilność atomową.

Zespół naukowców poczynił znaczące postępy w dążeniu do stworzenia nowych, długotrwałych superciężkich jąder. Te podwójne magiczne jądra, które mają dokładną liczbę protonów i neutronów tworzących wysoce stabilną konfigurację, są wyjątkowo odporne na rozpad. Ich badania mogą pogłębić naszą wiedzę na temat sił wiążących atomy i utorować drogę do opracowania nowych materiałów o unikalnych właściwościach. Ta praca przybliża nas o krok do tak zwanej „wyspy stabilności” – teoretycznego obszaru na mapie jąder, w którym, jak się uważa, niektóre jądra mogą istnieć znacznie dłużej niż te utworzone do tej pory.

Schemat ideowy
W fizyce jądrowej „wyspa stabilności” odnosi się do hipotetycznej grupy cięższych izotopów transuranu, które według przewidywań są znacznie bardziej stabilne niż sąsiadujące z nimi izotopy, a ich oczekiwane okresy półtrwania wahają się od minut lub dni do, według niektórych optymistów, nawet milionów. lat. Różne metody teoretyczne przewidywały, że środek „wyspy stabilności” będzie znajdował się w punkcie Z=114,120,124 lub 126 i N=184. Źródło: Minghao Zhang

Kluczowe wnioski z poszukiwań „wyspy stabilności”

Badanie prowadzone pod kierunkiem profesora Feng-Shou Zhanga przewidziało obiecujące reakcje między różnymi pierwiastkami, które można wykorzystać w eksperymentach w celu stworzenia podwójnych jąder magicznych. Jedno z kluczowych odkryć dotyczy reakcji pomiędzy specjalnym rodzajem radioaktywnego izotopu wapnia a tarczą plutonową, w wyniku której mogą powstać przewidywane podwójne jądra magiczne 298Fl. Kolejne potencjalne podwójne jądra magiczne, 304120, można by wytworzyć przez połączenie wanadu i berkelu, chociaż obecnie prawdopodobieństwo powodzenia tej reakcji jest mniejsze.

Schemat reakcji termojądrowej w ramach modelu układu dwujądrowego
Model układu dwujądrowego okazał się niezawodnym narzędziem do odtwarzania wyników eksperymentalnych reakcji termojądrowych. W tym modelu jądra pocisku i celu muszą pokonać barierę Coulomba, tworząc układ dwujądrowy. Następnie nukleony są przenoszone z pocisku na tarczę, co prowadzi do powstania jądra złożonego. Aby osiągnąć stan podstawowy, jądro złożone musi następnie odparować neutrony. Źródło: Minghao Zhang

Odkrywanie nowych ścieżek w naukach jądrowych

Pomysł stworzenia tych superciężkich jąder jest ekscytujący, ponieważ mogą one zaoferować nowy wgląd w strukturę atomową i prawdopodobnie doprowadzić do opracowania zaawansowanych materiałów. Jeśli elementy te uda się wytworzyć i pozostaną stabilne, mogą mieć unikalne właściwości, które mogą być przydatne w różnych dziedzinach nauki.

Porównanie obliczonego przekroju pozostałości po odparowaniu z modelu i danych eksperymentalnych
Porównanie obliczonego przekroju pozostałości po odparowaniu danego modelu DNS z danymi eksperymentalnymi. Źródło: Minghao Zhang

Innowacyjne techniki przodują

Aby dokonać tych odkryć, zespół badawczy wykorzystał zaawansowane modele teoretyczne zaprojektowane do badania zderzeń ciężkich jonów. Starannie wybierając odpowiednie kombinacje pocisków i celów, naukowcy wytyczyli jasną ścieżkę przyszłych eksperymentów, które mogą przybliżyć nas do osiągnięcia tych celów.

Przewidywany przekrój pozostałości po parowaniu do syntezy przewidywanego podwójnego jądra magicznego 298Fl
W oparciu o model układu dwujądrowego przewiduje się, że radioaktywny pocisk 58Ca i cel 244Pu będą sprzyjać wytwarzaniu przewidywanego jądra podwójnej magii 298Fl. Dodatkowo w ramach tych badań badana jest synteza innego przewidywanego jądra podwójnej magii, 304120, przy optymalnej reakcji 58V +249Bk. Źródło: Minghao Zhang

Wyzwania i przyszłe kierunki

Pomimo postępu nadal stoją przed nami wyzwania, takie jak poprawa efektywności tych reakcji. Jednak te badania przybliżają nas do zrozumienia „wyspy stabilności” i intrygujących możliwości, jakie ona niesie. Prace te nie tylko przyczyniają się do rozwoju fizyki jądrowej, ale także przygotowują grunt pod przyszłe odkrycia, które mogą mieć daleko idący wpływ na naukę i technologię.

Badania przeprowadzono we współpracy z Pekińskim Uniwersytetem Normalnym, Pekińską Akademią Nauki i Technologii, Uniwersytetem w Guangxi i Narodowym Laboratorium Akceleratora Ciężkich Jonów w Lanzhou.

Odniesienie: „Możliwość dotarcia do przewidywanego centrum „wyspy stabilności” poprzez reakcje termojądrowe indukowane wiązką radioaktywną” autorstwa Ming-Hao Zhanga, Ying Zou, Mei-Chen Wanga, Gen Zhanga, Qing-Lin Niu i Feng-Shou Zhang, 4 września 2024 r., Nauka i techniki nuklearne.
DOI: 10.1007/s41365-024-01542-x



Link źródłowy