Stworzono nowy izotop uranu
Fizycy stworzyli nowy izotop uranu, który ma niezwykle krótki czas połowicznego rozpadu.
Naukowcy stworzyli najlżejszą jak dotąd wersję atomu uranu - z zaledwie 122 neutronami w porównaniu do 146 neutronów obecnych w ponad 99 proc. uranu, który powstaje naturalnie (uran-238). Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie "Physical Review Letters".
Izotop pierwiastka zawsze ma taką samą liczbę protonów (w przypadku uranu to 92), ale inną liczbę neutronów. Naukowcy identyfikują izotopy na podstawie całkowitej liczby neutronów i protonów w ich jądrach - a nowy izotop ma najmniejszą liczbę tych cząstek, jaką kiedykolwiek odkryto - 214. Dlatego nazywa się go uranem-214.
Nowy izotop uranu został wyprodukowany przez zespół Zhiyuan Zhanga z Chińskiej Akademii Nauk przy użyciu długotrwałego procesu bombardowania próbek wolframu wiązkami wapnia i argonu, aż atomy się stopiły. Po tym, jak to się stało, naukowcy wyciągnęli atomy uranu-214 z próbki za pomocą narzędzia magnetycznego zwanego separatorem.
- Produkcja tych atomów jest bardzo trudna, ponieważ nie każda kolizja może wytworzyć to, co chcemy. Około 1018 cząstek wiązki zostało dostarczonych do zderzenia z celem, ale tylko dwa jądra uranu-214 zostały pomyślnie wyprodukowane i rozdzielone - powiedział Zhang.
Naukowcy obserwowali rozpad jąder i stwierdzili, że czas połowicznego rozpadu uranu-214 - czyli czas, w którym połowa danej próbki cząstek ulegnie rozpadowi radioaktywnemu - wynosi około 0,52 ms. Następnie przeprowadzili podobne eksperymenty na dwóch wcześniej odkrytych izotopach - uranie-216 i uranie-218 - i odkryli, że ich okresy półtrwania wynoszą odpowiednio 2,25 ms i 0,65 ms.
Zespół naukowców odkrył również, że izotopy uranu-214 i uranu-216 doświadczają rozpadu alfa, kiedy to atom traci dwa neutrony i protony, co oznacza, że oddziaływania pomiędzy neutronami i protonami w tych atomach są silniejsze niż w innych.
- Nasze odkrycie może być pierwszym eksperymentalnym dowodem na to, że silne oddziaływanie proton-neutron może odgrywać ważną rolę w rozpadzie alfa w ciężkich jądrach - powiedział Zhang.
Odkrycie uranu-214 jest istotne z kilku powodów, głównie w kontekście globalnego przejścia na odnawialne źródła energii. Ultralekka wersja uranu może zapewnić bardziej wydajne źródła paliwa dla generatorów energii jądrowej.
