Уран-122 — самый легкий изотоп радиоактивного элемента, известный на сегодняшний день.
Изотопы природного урана содержат от 140 до 146 нейтронов, а недавно созданный легчайший изотоп 214U.
Новый тип атома: физики-ядерщики открыли новый изотоп урана — всего 122 нейтрона, 214U — самое легкое ядро урана, известное на сегодняшний день. Этот изотоп, полученный в лаборатории, также интересен из-за некоторых аномалий в его поведении при распаде. Его особенно легкий альфа-распад указывает на необычно сильные взаимодействия между нейтронами и протонами в его ядре.
Элемент уран — один из самых тяжелых естественных атомов в космосе. Только космические взрывы способны генерировать энергию, достаточную для этих атомных ядер, состоящих из 92 протонов и 140 — 146 нейтронов. Все четыре встречающихся в природе изотопа урана радиоактивны и распадаются на более легкие элементы в течение длительных периодов времени. В дополнение к четырем природным изотопам урана в лаборатории был произведен еще один короткоживущий изотоп.
Уран всего с 122 нейтронами
Теперь добавляется еще один изотоп урана: в исследовательском центре тяжелых ионов в Ланьчжоу, Китай, физики-ядерщики создали самый легкий из известных на сегодняшний день изотопов урана. Для этого Чжиюань Чжан и его команда снимали вольфрамовые пластины с сильно ускоренными атомами аргона. Когда атомы сталкиваются, через нестабильные промежуточные стадии, создаются различные изотопы урана.
На основании данных о распаде, исследователи определили, что, помимо уже известных легких изотопов урана 216U и 218U, образовался изотоп с массовым числом 214, который ранее никогда не обнаруживался. Помимо 92 протонов, этот новый изотоп урана имеет только 122 нейтрона в ядре атома. Это делает его самым легким изотопом урана, известным на сегодняшний день, как сообщили Чжан и его команда. Период полураспада нового 214U очень короткий и составляет 0,5 миллисекунды.
Нарушения альфа-распада
Новый изотоп урана интересен еще и по другой причине: в ходе измерений ученые обнаружили, что 214U демонстрирует аномалии в альфа-распаде. Во время этой реакции распада радиоактивное атомное ядро испускает ядро гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. С новым изотопом урана эти альфа-частицы высвобождаются быстрее и легче, чем они должны на самом деле, если основываться на известные модели ядерной физики.
Изотоп урана 214U показывает аномалии при альфа-распаде. За этим могут стоять пока еще малоизученные взаимодействия между основными строительными блоками атомов. Физики-ядерщики давно подозревали, что ядро очень тяжелых элементов имеет субструктуры, в которых ядра гелия постоянно образуются непосредственно под поверхность ядра — сгустки сильнее взаимодействующих протонов и нейтронов.
Сильное взаимодействие между протонами и нейтронами
Распад нового изотопа урана указывает на то, что взаимодействие между одним протоном и одним нейтроном этих «сгустков» более выражено, чем с изотопами других элементов. Это дает физикам-ядерщикам ценную информацию о взаимодействиях в атомном ядре тяжелых элементов и процессах, которые приводят к распаду этих атомов.
«Поведение изотопов с числом нейтронов менее 126 предполагает, что это сильное протон-нейтронное взаимодействие играет решающую роль в альфа-распаде», — говорит Чжан. «Этот эффект может быть еще сильнее с изотопами плутония. Поэтому чрезвычайно интересно продолжить эти исследования с атомными ядрами с еще более высокими атомными номерами».
Источник
