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俄罗斯与比利时物理学家合作观测超重原子核结构
日期:2017-03-20 文章来源:科技部 字号:[ ]

  俄罗斯与欧洲的物理学家借助重型激光炮观测超重核,首次接触到超重核的物理属性。超重元素在自然状态中并不存在,人工合成的数量也极少,而且超重元素原子核极易崩解,存在时间往往只有十分之一秒,因此人类对其结构了解极其有限。    
  近年来,核物理学家合成出数十个无法在自然状态下存在、具有超高原子量的新元素,其中许多是在俄罗斯科学院杜布纳联合核子研究所内完成的,114号元素flerovium(Fl)和118号元素oganesson(Og)就以俄罗斯科学家命名的,105号元素则以杜布纳命名,115号元素以莫斯科州命名。  
  俄罗斯科学家合成新元素时发现了“稳定岛”,观测到位于门捷列夫元素周期表原子质量和序数特殊区域的元素不会轻易发生衰变。科学家们推测有超重元素存在,它们能够保持稳定状态数天以至数百万年。目前人类还没有掌握超重元素原子核的结构以及质子和中子的排列规律,对“稳定岛”的认识仍处于黑暗中的摸索阶段,通过了解新元素来研究它们的物理化学属性。    
  比利时科学家与莫斯科大学、圣彼得堡核物理研究所的同行们找到一种方法,用超强功率激光器和类似喷气发动机的特殊装置在合成出超重元素瞬间透视原子核。超重元素原子可驱动发动机,将它们与惰性气体混合,压缩成窄的气体束,以超过声音的速度穿过激光束照射的暗箱,激光束击中原子分离出电子后,原子会变成更易操控及更易响应激光束焙烧的离子,在光和原子的相互作用下,光谱上会呈现出原子核内部的结构信息,从而使得人们能够窥探原子核内部的秘密。   
  科学家们利用无法在自然状态中存在的两种同位素錒214和錒215,在稳定的铜原子63上进行检验,试图揭示元素周期表中錒89的原子结构特性,发现这两种同位素存在的时间极短,第一个衰变期是8秒,另一个只有0.17秒。    
  实验证明是成功的,用激光轰击方法获得的结论与1950年和1960年合成出同位素錒及研究所得的数据吻合,借助电脑运算也进一步证实了对錒214和錒215原子结构特性的描述。    
  类似设备对研究重元素、搜寻“稳定岛”以及解答困扰物理和化学界“门捷列夫元素周期表终点在哪里”的难题都有帮助。目前这种方法可适用至105号元素,如果进一步提高原子运动速度,适用范围还会提高。

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