นักฟิสิกส์ที่สิ่งอำนวยความสะดวก GSI/Fair Acceleratorได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างของนิวเคลียสอะตอมของเฟอร์เมียมองค์ประกอบทางเคมีสังเคราะห์ของซีรี่ส์ Actinoid ที่มีหมายเลขอะตอม 100 โดยใช้เทคนิคเลเซอร์สเปกโทรสโกปีพวกเขาติดตามวิวัฒนาการของรัศมีประจุนิวเคลียร์และพบว่ามีการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อนิวตรอนถูกเพิ่มเข้าไปในนิวเคลียส
ไอโซโทป Fermium ศึกษาโดย Warbineket al- มีการเน้นในแผนภูมินี้ เครดิตภาพ: S. Raeder
“ นิวเคลียสที่หนักที่สุดที่รู้จักกันดีจนถึงการดำรงอยู่ของพวกเขาต่อเอฟเฟกต์นิวเคลียร์ควอนตัม-กลไก” ดร. เซบาสเตียนเรดเดอร์นักวิจัยจากเฮลเมอลทซ์-อินสทิตทัทเมนซ์และ GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung และ Colleagues ของเขา
“ สิ่งเหล่านี้จะเพิ่มความมั่นคงของนิวเคลียสต่อการเกิดขึ้นเองที่เกิดขึ้นเองทำให้เกิดการก่อตัวของนิวเคลียสสุดยอด”
“ ที่จำนวนโปรตอน (z) หรือนิวตรอน (n) จำนวนที่เรียกว่าตัวเลขเวทมนตร์ที่เรียกว่าเปลือกนิวคลีโอนิกแสดงช่องว่างพลังงานขนาดใหญ่ส่งผลให้ความเสถียรของนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น”
“ สิ่งนี้คล้ายคลึงกับเปลือกอิเล็กตรอนปิดของก๊าซโนเบิลส่งผลให้เกิดความเฉื่อยทางเคมี”
“ นิวเคลียสที่รู้จักมากที่สุดที่มีจำนวนเวทมนตร์สำหรับโปรตอนทั้งสอง (z = 82) และนิวตรอน (n = 126) คือตะกั่ว -208 นิวเคลียสทรงกลม”
“ ที่ตั้งของช่องว่างของเชลล์ทรงกลมถัดไปที่นอกเหนือจากตะกั่ว -208 ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แบบจำลองนิวเคลียร์ทำนายได้บ่อยที่สุดที่ z = 114, z = 120 หรือ z = 126 และ n = 172 หรือ n = 184”
“ การเปลี่ยนแปลงในการคาดการณ์นี้เป็นหลักในหมู่ปัจจัยอื่น ๆ เนื่องจากความหนาแน่นระดับอนุภาคเดี่ยวขนาดใหญ่ในนิวเคลียสที่หนักที่สุด”
ผู้เขียนตรวจสอบนิวเคลียสอะตอมของเฟอร์เมี่ยมซึ่งมีโปรตอน 100 ตัว (z = 100) และระหว่าง 145 ถึง 157 นิวเคลียส (n = 145-157)
โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาศึกษาอิทธิพลของผลกระทบของเปลือกกลศาสตร์ควอนตัมต่อขนาดของนิวเคลียสอะตอม
“ สิ่งนี้อนุญาตให้ส่องแสงในโครงสร้างของนิวเคลียสเหล่านี้ในช่วงรอบเอฟเฟกต์เปลือกที่รู้จักที่นิวตรอนหมายเลข 152 จากมุมมองใหม่” ดร. Raeder กล่าว
“ ที่หมายเลขนิวตรอนนี้ลายเซ็นของการปิดเปลือกนิวตรอนถูกสังเกตก่อนหน้านี้ในแนวโน้มของพลังงานที่มีผลผูกพันนิวเคลียร์”
“ ความแข็งแรงของผลกระทบของเปลือกหอยวัดจากการวัดมวลความแม่นยำสูงที่ GSI/Fair ในปี 2555”
“ เนื่องจากมวลเทียบเท่ากับพลังงานตาม Einstein การวัดมวลเหล่านี้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับพลังงานที่มีผลผูกพันพิเศษ
“ นิวเคลียสอะตอมรอบนิวตรอนหมายเลข 152 เป็นเครื่องทดสอบในอุดมคติสำหรับการศึกษาที่ลึกกว่าเนื่องจากพวกมันมีรูปร่างเหมือนลูกรักบี้มากกว่าทรงกลม”
“ การเสียรูปนี้ช่วยให้โปรตอนจำนวนมากในนิวเคลียสของพวกเขาแยกออกจากกันมากกว่าในนิวเคลียสทรงกลม”
สำหรับการวัดในปัจจุบันนักวิจัยได้ตรวจสอบไอโซโทปเฟอร์เมียมด้วยอายุการใช้งานตั้งแต่ไม่กี่วินาทีถึงหนึ่งร้อยวันโดยใช้วิธีการต่าง ๆ ในการผลิตไอโซโทปเฟอร์เมมและโดยการพัฒนาวิธีการในเทคนิคเลเซอร์สเปกโทรสโกปี
ไอโซโทปอายุสั้นถูกผลิตขึ้นที่โรงงานเร่งความเร็ว GSI/Fair โดยมีอะตอมเพียงไม่กี่นาทีต่อนาทีสำหรับการทดลองในบางกรณี
นิวเคลียสที่ผลิตถูกหยุดในแก๊สอาร์กอนและหยิบอิเล็กตรอนขึ้นมาเพื่อสร้างอะตอมที่เป็นกลางซึ่งถูกตรวจสอบด้วยแสงเลเซอร์
ไอโซโทปของเฟอร์เมี่ยมที่อุดมไปด้วยนิวตรอน (Fermium-255, Fermium-257) ถูกผลิตในปริมาณ picogram ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge ใน Oak Ridge, USA และที่ Institut Laue-Langevinat Grenoble ประเทศฝรั่งเศส
ผลลัพธ์ของพวกเขาให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของรัศมีประจุนิวเคลียร์ในไอโซโทป Fermium ทั่วทั้งนิวตรอนหมายเลข 152 และมีการเพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอและสม่ำเสมอ
“ ผลการทดลองของเราและการตีความของพวกเขาด้วยวิธีการทางทฤษฎีที่ทันสมัยแสดงให้เห็นว่าในนิวเคลียสของเฟอร์เมียมผลกระทบของเปลือกนิวเคลียร์มีอิทธิพลลดลงต่อรัศมีประจุนิวเคลียร์ในทางตรงกันข้ามกับอิทธิพลที่แข็งแกร่งต่อพลังงานที่มีผลผูกพันของนิวเคลียสเหล่านี้
“ ผลลัพธ์ยืนยันการคาดการณ์เชิงทฤษฎีว่าผลกระทบของเปลือกหอยในท้องถิ่นซึ่งเกิดจากนิวตรอนและโปรตอนเพียงไม่กี่ตัวสูญเสียอิทธิพลเมื่อมวลนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น”
“ แทนที่จะมีผลกระทบที่จะมีสาเหตุมาจากชุดทั้งหมดของนิวเคลียสทั้งหมดโดยนิวเคลียสค่อนข้างถูกมองว่าเป็นการลดลงของเหลวที่มีประจุ”
ที่ผลลัพธ์ถูกตีพิมพ์ในวารสารธรรมชาติ-
-
J. Warbinet al- 2024. แนวโน้มที่ราบรื่นในรัศมีประจุ Fermium และผลกระทบของผลกระทบของเปลือกธรรมชาติ634, 1075-1079; สอง: 10.1038/s41586-024-08062-z
