FRIB Πέντε νέα ισότοπα

Δημιουργήθηκαν για πρώτη φορά τα στοιχεία 182,183Tm, 186,187Yb, 190Lu – πέντε νέα ισότοπα πλούσια σε νετρόνια. Πρόκειται για εξαιρετικά ασταθείς πυρήνες (κίτρινο χρώμα) που στον πίνακα των ισοτόπων βρίσκονται μακριά από τους σταθερούς πυρήνες (μαύρο χρώμα).

Ενώ ορισμένα είδη στοιχείων (ισότοπα) μπορούν να ζήσουν για ώρες, εβδομάδες, χρόνια, χιλιετίες ή και να είναι σχεδόν συνομήλικα με το σύμπαν, κάποια άλλα διασπώνται τόσο γρήγορα που οι επιστήμονες αδυνατούν να επιβεβαιώσουν την φευγαλέα ύπαρξή τους. Παρά την ελάχιστη διάρκεια της ζωής τους, οι αστροφυσικοί γνωρίζουν ότι αυτά τα σωματίδια, γνωστά ως σπάνια ισότοπα, παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη των άστρων και τον σχηματισμό των βαρέων στοιχείων του σύμπαντος. Τώρα οι ερευνητές του Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν κατάφεραν να δημιουργήσουν και να καταγράψουν πέντε σπάνια ισότοπα που δεν είχαν παρατηρηθεί μέχρι σήμερα, τα οποία περιέχουν μεγάλο αριθμό νετρονίων.

Αυτό το επίτευγμα πραγματοποιήθηκε μερικούς μήνες αφότου η εγκατάσταση άρχισε να λειτουργεί, οδηγώντας τους επιστήμονες του FRIB να εικάσουν ότι αυτές οι ανακαλύψεις είναι μόνο η αρχή.

Τα πειράματα δημιουργίας ισοτόπων συνήθως περιλαμβάνουν τον βομβαρδισμό ατόμων σε στόχους και την αναζήτηση νέων ισοτόπων στα προϊόντα των πυρηνικών αντιδράσεων. Στο πείραμα του FRIB βομβαρδίστηκε στόχος άνθρακα με δέσμη λευκόχρυσου-198. Τα θραύσματα των συγκρούσεων στη συνέχεια κατευθύνθηκαν στον Προηγμένο Διαχωριστή Σπάνιων Ισοτόπων (Advanced Rare Isotope Separator=ARIS) όπου καταγράφηκαν. Ο ARIS είναι ένα πολύ προηγμένο φασματόμετρο μάζας που χρησιμοποιεί συνδυασμό διαφόρων μαγνητικών και φυσικών μηχανισμών για να διαχωρίσει τους πυρήνες ανάλογα τη μάζα τους. Είναι τόσο προηγμένο, που οι ερευνητές μπορούν να διαχωρίσουν ένα μόνο ισότοπο από μια αρχική συλλογή 1018 πυρήνων!

Ανιχνεύοντας τα ισότοπα που εντόπισε ο ARIS κατά τη διάρκεια πειράματος που πραγματοποιήθηκε τον Ιανουάριο του 2023, εντοπίστηκαν πέντε νέα ισότοπα πλούσια σε νετρόνια: θούλιο-182 (182Tm), θούλιο-183 (183Tm), υττέρβιο-186 (182Tm), υττέρβιο-187 (187Yb ) και λουτέσιο-190 (190Lu).

Οι ανιχνεύσεις των παραπάνω ισοτόπων πραγματοποιήθηκαν ενώ η λειτουργία της δέσμης λευκοχρύσου έφτασε μόνο στο 1/270 των δυνατοτήτων της εγκατάστασης. Καθώς οι ερευνητές αυξάνουν τη ροή – τον αριθμό των σωματιδίων λευκοχρύσου που προσπίπτουν στον στόχο – θα έχουν περισσότερες συγκρούσεις δέσμης-στόχου και μεγαλύτερη απόδοση στην παραγωγή νέων ισοτόπων.

Όταν αυξηθεί η ροή της προσπίπτουσας δέσμης οι ερευνητές ελπίζουν να εντοπίσουν κάποιο σπάνιο ισότοπο που να περιέχει 126 νετρόνια. Το 126 είναι ένας αριθμός που αποκαλείται μαγικός, διότι τα ισότοπα που περιέχουν 126 νετρόνια είναι πολύ πιο σταθερά από εκείνα με λίγο περισσότερα ή λίγο λιγότερα (υπενθυμίζεται ότι μαγικοί αριθμοί είναι οι: 2, 8, 20, 28, 50, 82 και 126).

Τα χαρακτηριστικά της αποκαλούμενης γρήγορης αστροφυσικής πυρηνοσύνθεσης (r-process) που πραγματοποιείται συνήθως στα σουπερνόβα ή κιλονόβα, αλλάζουν γύρω από τους μαγικούς αριθμούς. Γιαυτό οι αστροφυσικοί θα ήθελαν να κατανοήσουν καλύτερα πώς συμπεριφέρονται αυτά τα ισότοπα. Σύμφωνα με τους ερευνητές του FRIB, ήδη η ροή της δέσμης έχει εξαπλασιαστεί και σύντομα προγραμματίζεται περαιτέρω αύξηση, επομένως βρισκόμαστε σε καλό δρόμο για να ανακαλυφθούν πολλά νέα ισότοπα.

πηγή: https://physics.aps.org/articles/v17/28

https://physicsgg.me