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科學家首次宣布生產鈾241,填補了重金屬同位素長長的清單中的空白。估計為 40 分鐘,對於超新星或超新星中形成的任何 U-241 來說,半衰期都太短了。千諾瓦為了生存。另一方面,與許多半衰期以微秒或奈秒為單位的同位素不同,這種同位素的半衰期足夠長,可以研究其特性。
元素是由其原子核中質子的數量定義的,但(氫除外)也需要中子來將物質結合在一起。元素可以具有不同數量的中子,從而產生同位素,透過質子和中子的組合數量來區分。因此所有鈾原子新同位素有 92 個質子,新同位素有 149 個中子,而地球天然鈾原子有 146 或 143 個。
有些同位素是穩定的,除非受到輻射轟擊,否則永遠不會衰變為其他元素。鈾沒有穩定的同位素,但 U-235 和 U-238 需要很長時間才能衰變,以至於地球形成時存在的大部分原子以及少量的 U-233、U-234 和 U-今天仍然存在。所有其他鈾同位素都必須在實驗室中生產,科學家一直在慢慢發現哪些是可能的。現在,日本高能加速器研究組織的 Toshitaka Niwase 博士領導的團隊在一篇新論文中將 U-241 加入了清單中。
2021 年,公告U-214 的生產意味著中子最少的鈾同位素的出現,因此原子核也最輕。與大多數新發現的同位素一樣,它的存活時間很短。它是半衰期(樣本中一半原子發生放射性衰變所需的時間)估計僅為 0.0005 秒,儘管這仍然存在一些不確定性 - 它可能長達三倍之多。
鈾 220 仍未被發現,但隨著 241 的生產,直至 U-242 的所有其他同位素現已生產出來。其中大多數的半衰期不到一秒,通常要短得多,因此雖然 U-241 的半衰期仍需要測量,但 40 分鐘的估計使其成為 28 種已知同位素中壽命較長的同位素之一,儘管遠不及U-238 的45 億年。 U-241 的發現是自 1979 年以來首次發現較重的同位素。
當U-241 衰變時,它會釋放β 射線,將其豐富的中子之一轉化為質子並形成錼-241,镎-241 又持續約14 分鐘,然後通過相同的衰變過程變成鈽-241 。
Niwase 和合著者將鈾 238 和鉑金 198 粒子一起發射,產生了鐃、鈾、鎵和鈽的 19 種不同同位素。其中 18 個是我們所熟悉的,但透過按重量對產品進行排序,在混合物中發現了 U-241 原子。
U-241 不太可能被證明有任何實際用途。我們已經有其他方法來製造其子同位素,沒有人可能願意用這種放射性同位素來取代現有鈾應用中使用的同位素。即使在允許大部分產出是其他同位素之前,使用鉑金也會導致昂貴的生產過程。儘管如此,研究這種重同位素的行為可以增加我們對富中子原子行為的理解。
該研究發表於物理評論快報。