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原子的体重秤可以映射“稳定岛”

点击量:   时间:2019-02-05 03:04:01

由于采用了一种直接测量比铀重的元素质量的新技术,狩猎宇宙中最重的原子变得更容易了该方法可以帮助找到异常稳定元素的“孤岛”,这些元素被认为超出了周期表的当前末尾含有92个质子的铀是已知在自然界中存在的最重的元素但研究人员已合成了许多甚至更重要的元素,多达118个质子这些极端原子非常短暂 - 许多原子在创建后几毫秒就会崩溃但核理论家怀疑,一类具有正确质子和中子组合的“超重”原子可能具有数十年或更长的寿命(参见狩猎宇宙中最大的原子)这个所谓的稳定岛屿中的元素可以作为未来裂变推进太空任务的强大核燃料它们也可能具有有用的新化学性质例如,元件114已经显示出暗示它在室温下表现得像气体,即使它应该是元素周期表上的铅族的成员但没有人知道稳定岛在哪里;一些模型预测它集中在具有114个质子的原子上,而另一些模型则将其置于具有120或126个质子的原子附近不确定性的产生是因为不清楚超重原子的核有多强烈地结合在一起,因此它们是多么稳定确定这种“结合能”一直很困难,因为超重原子是短暂的;实验主义者不得不通过观察超重原子分裂时产生的原子来估计它现在由德国达姆施塔特GSI亥姆霍兹重离子研究中心Michael Block领导的团队已经证明了一种直接测量比铀重的颗粒质量的方法因为质量和能量是等价的,正如爱因斯坦着名的等式E = mc2所描述的那样,确定原子的质量表明它的原子核结合在一起有多强为了进行质量测量,该团队使用了一种称为Penning陷阱的装置,该装置利用电场和磁场来限制原子该陷阱用于称量n的原子,这个元素含有102个质子,比铀多10个与其他“人造”元素一样,n原子是通过使较轻原子流与目标相撞而产生的关键的进展是找到一种方法在进入陷阱之前减慢n原子的速度 - 这是团队通过首先将原子注入充满氦气的腔室而完成的一项壮举测量其他元素的质量可以帮助理论家开始区分超重核结构的竞争模型 “它将[给我们]重要的实验证据,可以用来对抗核结构理论,”科瓦利斯的俄勒冈州立大学的沃尔特拉夫兰说,他与该研究无关 “这种方法中没有任何东西可以阻止你在周期表中大幅度移动,”他说但实际上,对于最重的原子来说可能很难,因为它们首先很难合成例如,通过射击目标上的其他原子,可以以每秒一个的速率产生n原子,但是如果是那么,目前以每周一个的速率产生超重元素,具有104或更多质子的原子如果该技术可以扩展到超重元素,它最终可以帮助识别稳定岛的居民这些原子会产生如此少的量,并且衰变得如此之慢,以至于单独使用它们的腐烂产物就会非常难以检测到它们 “我们需要另一种方法来识别它们,”布洛克告诉“新科学家”杂志 “原则上的质量可以被视为指纹的独特之处”期刊参考文献:自然(第463卷,