علمی، پژوهشی و فناوری

شکستن موانع اتمی: مسابقه برای کشف سنگین ترین عنصر جهان

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری :جستجو برای عناصر جدید با هدف یافتن نسخه هایی انجام می شود که به اندازه کافی پایدار هستند تا فراتر از یک لحظه زودگذر وجود داشته باشند. در فیزیک هسته ای، مفهومی به نام «جزیره پایداری» وجود دارد - منطقه ای فرضی در قسمت بالایی جدول تناوبی که در آن عناصر فوق سنگین هنوز کشف نشده به طور بالقوه می توانند بیش از چند ثانیه دوام بیاورند. دانشمندان در تلاشند تا میزان پایداری هسته‌های اتمی را کشف کنند.

در یک مطالعه اخیر که توسط محققان دانشگاه لوند سوئد انجام شد، تکنیک جدیدی برای مشاهده عنصر لیورموریوم که حاوی 116 پروتون در هسته آن است، آزمایش شد. این روش نتایج امیدوارکننده‌ای را نشان می‌دهد و یک گام مهم به جلو در مأموریت ایجاد عنصر 120 است که به سنگین‌ترین عنصر کشف‌شده تبدیل می‌شود.

درک رودولف، محقق دانشگاه لوند که در این مطالعه مشارکت داشت، توضیح داد: «ما فقط هشت روز پس از آزمایش توانستیم یک هسته لیورموریوم را در آشکارساز خود ثبت کنیم، که نشان می‌دهد از ابتدا تنظیمات بسیار خوبی را انتخاب کرده بودیم.

فناوری پشت عناصر فوق سنگین

به زبان ساده، ایجاد عناصر فوق سنگین جدید یک موضوع ریاضی محض است. شما یک عنصر از قبل شناخته شده را می گیرید و سپس یک پرتو یونی به آن عنصر شلیک می کنید تا با فرآیند یک واکنش همجوشی هسته ای، یک هسته اتمی با تعداد پروتون بیشتر به دست آورید.

محققان در این مطالعه از پرتو یونی تیتانیوم 50 (حاوی 22 پروتون) استفاده کردند که به هدف پلوتونیوم 244 (حاوی 94 پروتون) برخورد کرد. نتیجه لیورموریوم با 116 پروتون بود.

با این حال، در عمل، این فرآیند بسیار پیچیده است، زیرا اکثریت قریب به اتفاق عناصر فوق سنگین ایجاد شده در واکنش های همجوشی بلافاصله تجزیه می شوند. در این مطالعه، حدود 5،000،000،000،000،000 تلاش برای ثبت موفقیت آمیز یک هسته منفرد لیورموریوم طول کشید.
کمپین آزمایشی در آزمایشگاه معتبر برکلی در ایالات متحده انجام شد. برای دیرک رودولف و همکارانش در لوند، تامین سیستم آشکارساز جدید برای آزمایش‌های گسترده در برکلی، یک پر در کلاه آنهاست. آشکارساز لوند به نام SHREC در چمدان دستی محققان به ایالات متحده منتقل شد. قلب ردیاب یک جعبه کوچک حاوی 14 ویفر سیلیکونی سفارشی است.

تحقیقات در مورد عناصر فوق سنگین ابتدا به یک شتاب دهنده نیاز دارد تا یک پرتو یونی شدید را ارسال کند، که سپس بر روی یک هدف متمرکز می شود. هدف از لایه نازکی از عنصری سنگین تر از اورانیوم تشکیل شده است. محصول تشکیل شده در طی واکنش همجوشی را می توان پس از جداسازی کارآمد در یک سیستم آشکارساز ثبت کرد.

پاول گلوبف، کارشناس آشکارساز در تیم لوند، می‌گوید: «من بسیار مفتخرم که SHREC درست پس از اینکه آن را از لوند با خود آوردیم، مانند ساعت در تنظیمات آزمایشی عمل کرد.

آزمایش لیورموریوم تا پایان سال ادامه خواهد داشت و پس از آن محققان قصد دارند کار بر روی تلاش برای تولید عنصر شماره 120 را آغاز کنند که ممکن است چندین سال طول بکشد.