质子不喜欢彼此靠近太久。 但如果你在足够多的中子之间均匀地平衡了正确的数量,它们可能会形成一个不会在眨眼间崩溃的原子。
理论家认为 114 可能就是这样的一个“神奇”数字但德国 GSI 亥姆霍兹重离子研究中心最近进行的一项实验现在证明这种可能性极小。
1998年,俄罗斯实验者终于成功构建出原子核有114个质子的元素。 后来被命名为弗洛维姆其诞生地是联合核研究所弗莱罗夫核反应实验室。
创造巨大的原子绝非易事,只有从钚等重量级元素开始,然后用钙等稍小的元素撞击它们,直到有东西粘住为止,才能实现这一点。
我们所说的“棍子”是指“停顿的时间足够长,从技术上讲可以相当于一个原子”,对于山大小的原子核来说,停顿的时间很少超过几分之一秒。 例如,在 112 个质子大小时,超铀的锴元素几乎不可能持续超过 280 微秒。
原子核子由于亚原子三重奏之间共享的强力而相互结合组成它们的夸克。
与此同时,质子中正电荷的排斥性会将它们推开,这意味着如果它们靠得太近,整个结构就会在崩溃的边缘摇摇欲坠。 这就是为什么我们比其他人更频繁地看到某些核子或同位素的组合。
一旦原子达到一定的尺寸,与能量和质量有关的一系列其他因素也会产生影响,使原子越来越难以将自己结合在一起,更不用说更难以将其结合在一起了。物理学家预测其特性。
然而物理学家相信有稳定岛在元素周期表的上游,质子的排列可以形成图案和形状,使它们的寿命比邻近元素长一些。
镍,或 113 号元素,有一种同位素半衰期约20秒, 例如。
然而,当 20 多年前首次从钚和钙的碎片中筛选出钇的迹象时,它看起来就像是一个真正的守护者。 数据中的特征表明原子在喷出阿尔法粒子并短暂碎裂成锴之前保持稳定长达 30 秒。
兴奋是短暂的。在2009年伯克利分校的科学家们成功地重新创造了该元素的两种不同同位素。 其中一个持续了十分之一秒。 第二个挂得更久,半秒后就散架了。
114 号元素出现的可能性并不大,但物理学家并不是那种袖手旁观的人。 因此,美因茨大学采取了大规模行动,使用升级的探测器来研究数十种可能的钇衰变事件。
最终,其中两个被确认为真正的同位素。 其中一种产生了锴同位素,人们发现这种同位素以一种以前从未观察到的方式分解。
在这种情况下,钇衰变链在 2.4 秒内发生,伴随着 α 粒子的脱落。 第二个同位素在 52.6 毫秒内消失。 重要的是,两种同位素衰变的有效方式清楚地表明 114 根本不稳定。
与稳定的锝可能令人兴奋一样,白激发态的新发现为探索元素周期表中较高的稳定岛提供了坚实的基础,为理论家进一步模拟这种现象提供了重要信息。
研究人员说:“状态的存在为核理论提供了另一个锚点,因为它似乎需要理解最重元素的形状共存和形状转变。”在他们的报告中注明。
虽然我们现在几乎可以排除 114 是元素周期表中的神奇数字之一,但还有更多的巨人有待消灭。
物理学家尚未创造出暂时称为 Unbinilium 或 120 号元素的假想元素。制造其中一个怪物需要一些强大的技术和先进的核物理知识。
正在制定突破原子质量极限的计划,与日本理化学研究所 (RIKEN) 合作仁科加速器科学中心正在稳步取得进展,因此我们可能不需要等待太久。
就像古代的探险家一样,研究人员仍然相信地平线上有稳定的岛屿。 一路上我们一定会看到一些海市蜃楼。
这项研究发表于物理评论快报。