Нов напредък към "острова на стабилността" чрез откриването на нови елементи

Ваня Милева Последна промяна на 09 април 2025 в 00:00 3556 0

За да направят елемент 116, изследователите сляха изотопи на титан и плутоний.

Кредит U.S. Department of Energy
За да направят елемент 116, изследователите сляха изотопи на титан и плутоний.

Учените работят за откриването на нови елементи и разкриването на границите на периодичната таблица. Това включва разбирането колко голямо може да стане ядрото на атома, когато получава повече протони и неутрони. Също така включва идентифициране на най-тежкия елемент, който може да съществува.

Част от това търсене се фокусира върху идеята за "остров на стабилност". Това е мястото, където изключително тежките елементи могат да имат специални свойства и да издържат по-дълго от очакваното. Наскоро изследователи създадоха два атома ливерморий (елемент 116), използвайки нов подход, който предлага път към откриването на още по-тежки елементи.

Този пробив доближава учените до създаването на нов елемент със 120 протона.

Елемент 120 би бил най-тежкият елемент, правен някога.

Това ще разшири границите на периодичната таблица до нов 8-ми ред и ще се приближи до "острова на стабилност". Чрез изследване на свръхтежките елементи учените придобиват нови прозрения за това как работят атомите, границите на атомните ядра и тестове на теориите за ядрената физика.

В момента има 118 известни елемента, 90 от които се срещат естествено на Земята.

Елементите, по-тежки от фермия (който има 100 протона), може да бъдат създадени чрез комбиниране на ядрата на два по-леки елемента, но не всички комбинации работят.

Най-тежките известни в момента елементи са получени чрез сливане на специфичен изотоп на калций, калций-48 (с 20 протона и 28 неутрона), с по-тежки елементи, но този метод работи само до елемент 118 (оганесон).

Специалните (така наречените магически) числа на протоните и неутроните правят сливането на калция и оцеляването на полученото съставно ядро ​​по-вероятно. Въпреки това, за да отидат по-далеч, учените се нуждаят от нови техники.

В скорошен експеримент международен екип от учени, ръководен от Отдела за ядрени науки на Националната лаборатория "Лорънс Бъркли", прави значителен пробив чрез ускоряване на сноп от титан-50 (с 22 протона и 28 неутрона) в 88-инчовия циклотрон и сливане на титаниеви ядра с ядра от плутоний-244 (с 94 протона и 150 неутрони).

88-инчовия циклотрон в американската Национална лаборатория на Лорънс Бъркли88-инчовия циклотрон в американската Национална лаборатория "Лорънс Бъркли". Кредит: Berkeley Lab/Wikimedia Commons

В продължение на 22 дни екипът успешно произвежда два атома от свръхтежкия елемент ливерморий. Този експеримент показва, че нови елементи отвъд оганесон могат да бъдат създадени в лаборатория Бъркли.

Очаква се обаче производството на елемент 120 да бъде много по-трудно - между 10 и 20 пъти по-трудно от ливерморий. Ако бъде успешен, елемент 120 ще бъде най-тежкият известен елемент, предоставящ нови възможности за изследване на най-външните граници на атомната структура и по-нататъшно тестване на теориите на ядрената физика.

Към "острова на стабилността"

В периодичната таблица повечето елементи имат поне една стабилна форма. Но други имат само нестабилни форми, които се разпадат, като излъчват радиация и се трансформират в различни елементи, докато станат стабилни. Периодът на радиоактивен разпад е известен като период на полуразпад на елемента, като времето, необходимо на една проба от елемента, да бъде намалена наполовина.

Зависимост на стабилността на изотопа от броя на неговите протони и неутрони. В десния ъгъл се вижда "островът на стабилност" на свръхтежките елементи. Кредит: Wikimedia Commons

Общо взето елементите след урана, колкото по-далеч от него са в периодичната таблица - колкото по-голям е техният атомния номер - толкова по-малко време остават стабилни. Периодът на полуразпад на нестабилните елементи варира с близо 30 порядъка (не 30 пъти, а 1030 пъти). За сравнение, диаметърът на Млечния път е с около 30 порядъка по-голям от ширината на ДНК спиралата.

Графиката по-долу показва времето, необходимо за изотопа с най-дълъг живот - форма с един и същ брой протони, но различен брой неутрони - на всеки от нестабилните елементи да се разпадне. (Тези периоди на полуразпад не са точни числа). Дори когато са нанесени на логаритмична скала, бисмутът, най-дълготрайният нестабилен елемент е изключен поради прекалено голямото разстояние на графиката.

Периодът на полуразпад на нестабилните елементи на периодичната таблица. Тази графика изобразява продължителността на живота или периода на полуразпад на нестабилните елементи на периодичната таблица (в синьо) в логаритмична скала. Включени са данни за най-дълготрайната форма на всеки елемент или за изотопа, както и познати сравнения (в зелено). Кредит: Science News

Търсенето на нови елементи идва от мечтата за намиране на вариант, който е достатъчно стабилен, за да бъде дълготраен и да не се разпада мигновено. В ядрената физика има теория за съществуването на "остров на стабилността" на свръхтежки елементи. Това е потенциална зона в горната част на периодичната таблица на все още неоткрити елементи, които могат да останат стабилни за повече от няколко секунди. Целта е да се изследват границите на стабилност на атомните ядра.

Справка: J. M. Gates, R. Orford, D. Rudolph, C. Appleton, B. M. Barrios, J. Y. Benitez, M. Bordeau, W. Botha, C. M. Campbell, J. Chadderton, A. T. Chemey, R. M. Clark, H. L. Crawford, J. D. Despotopulos, O. Dorvaux, N. E. Esker, P. Fallon, C. M. Folden, B. J. P. Gall, F. H. Garcia, P. Golubev, J. A. Gooding, M. Grebo, K. E. Gregorich, M. Guerrero, R. A. Henderson, R.-D. Herzberg, Y. Hrabar, T. T. King, M. Kireeff Covo, A. S. Kirkland, R. Krücken, E. Leistenschneider, E. M. Lykiardopoulou, M. McCarthy, J. A. Mildon, C. Müller-Gatermann, L. Phair, J. L. Pore, E. Rice, K. P. Rykaczewski, B. N. Sammis, L. G. Sarmiento, D. Seweryniak, D. K. Sharp, A. Sinjari, P. Steinegger, M. A. Stoyer, J. M. Szornel, K. Thomas, D. S. Todd, P. Vo, V. Watson, P. T. Wooddy. Toward the Discovery of New Elements: Production of Livermorium (Z=116) with Ti50. Physical Review Letters, 2024; 133 (17) DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.172502

Източник: New Progress Toward the Discovery of New Elements, U.S. Department of Energy

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !