俄羅斯與比利時物理學(xué)家合作觀測超重原子核結(jié)構(gòu)
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發(fā)布時間：2017-03-20
俄羅斯與歐洲的物理學(xué)家借助重型激光炮觀測超重核，首次接觸到超重核的物理屬性。超重元素在自然狀態(tài)中并不存在，人工合成的數(shù)量也極少，而且超重元素原子核極易崩解，存在時間往往只有十分之一秒，因此人類對其結(jié)構(gòu)了解極其有限。
近年來，核物理學(xué)家合成出數(shù)十個無法在自然狀態(tài)下存在、具有超高原子量的新元素，其中許多是在俄羅斯科學(xué)院杜布納聯(lián)合核子研究所內(nèi)完成的，114號元素flerovium（Fl）和118號元素oganesson（Og）就以俄羅斯科學(xué)家命名的，105號元素則以杜布納命名，115號元素以莫斯科州命名。
俄羅斯科學(xué)家合成新元素時發(fā)現(xiàn)了“穩(wěn)定島”，觀測到位于門捷列夫元素周期表原子質(zhì)量和序數(shù)特殊區(qū)域的元素不會輕易發(fā)生衰變。科學(xué)家們推測有超重元素存在，它們能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)數(shù)天以至數(shù)百萬年。目前人類還沒有掌握超重元素原子核的結(jié)構(gòu)以及質(zhì)子和中子的排列規(guī)律，對“穩(wěn)定島”的認(rèn)識仍處于黑暗中的摸索階段，通過了解新元素來研究它們的物理化學(xué)屬性。
比利時科學(xué)家與莫斯科大學(xué)、圣彼得堡核物理研究所的同行們找到一種方法，用超強功率激光器和類似噴氣發(fā)動機的特殊裝置在合成出超重元素瞬間透視原子核。超重元素原子可驅(qū)動發(fā)動機，將它們與惰性氣體混合，壓縮成窄的氣體束，以超過聲音的速度穿過激光束照射的暗箱，激光束擊中原子分離出電子后，原子會變成更易操控及更易響應(yīng)激光束焙燒的離子，在光和原子的相互作用下，光譜上會呈現(xiàn)出原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息，從而使得人們能夠窺探原子核內(nèi)部的秘密。
科學(xué)家們利用無法在自然狀態(tài)中存在的兩種同位素錒214和錒215，在穩(wěn)定的銅原子63上進行檢驗，試圖揭示元素周期表中錒89的原子結(jié)構(gòu)特性，發(fā)現(xiàn)這兩種同位素存在的時間極短，第一個衰變期是8秒，另一個只有0.17秒。
實驗證明是成功的，用激光轟擊方法獲得的結(jié)論與1950年和1960年合成出同位素錒及研究所得的數(shù)據(jù)吻合，借助電腦運算也進一步證實了對錒214和錒215原子結(jié)構(gòu)特性的描述。
類似設(shè)備對研究重元素、搜尋“穩(wěn)定島”以及解答困擾物理和化學(xué)界“門捷列夫元素周期表終點在哪里”的難題都有幫助。目前這種方法可適用至105號元素，如果進一步提高原子運動速度，適用范圍還會提高。
