У изотопов 120-го и 124-го химических элементов обнаружена склонность к долгожительству

Рис. 2. Использование эффекта теней для измерения времени жизни нестабильных атомных ядер. Слева: геометрия вылета дочерних ядер после распада нестабильного ядра. Если распад произошел прямо на кристаллографической плоскости, то дочерние ядра не смогут лететь вдоль плоскости, они будут поглощены другими ядрами. Если же нестабильное ядро успело сдвинуться, то продукты распада могут идти и вдоль кристаллографической плоскости. Справа: типичная зависимость количества отсчетов детектора от угла отклонения от оси кристалла, получаемая в детекторе. «Провал» при малых углах отклонения — это и есть тень от кристаллографической плоскости, но эта тень частичная. По «глубине» тени можно определить примерное время жизни нестабильных ядер. Рис. из рассказа Джозефа Натовитца (Joseph B. Natowitz) об обсуждаемой статье в Phys. Rev. Lett.

Если же ядро обладает повышенной устойчивостью, то оно разваливается не сразу после слияния, а спустя некоторое небольшое время. Задержки по времени порядка 1 аттосекунды достаточно для того, чтобы оно вылетело из кристаллографической плоскости и распалось между плоскостями. Дочерние ядра, вылетевшие строго вдоль плоскости, уже не поглощаются и преспокойно долетают до детектора. Иными словами, никакой тени в этом направлении нет.

В реальной ситуации будут ядра, распадающиеся как сразу, так и с задержкой. Поэтому тень получится неполной, как на рис. 2 справа. Но уже сам факт наблюдения неполной тени говорит о том, что по крайней мере некоторые ядра перед распадом задерживаются на времена в сотни и тысячи раз больше типичного ядерного времени.

Именно этот метод и использовали французские физики для изучения устойчивости изотопов элементов 114, 120 и 124. Задача эта была непростая, поскольку продукты распада и их энергия были не фиксированы и могли меняться в довольно широких пределах. Однако благодаря хорошим характеристикам детектора в случае ядер с Z = 120 и 124 они смогли выделить «долгоживущую» (то есть живущую заметно дольше 1 аттосекунды) часть ядер. А вот у ядер с Z = 114 такого эффекта не наблюдалось.

Может возникнуть вопрос: какой прок от этих нестабильных ядер? Какая разница, живут они одну сотую аттосекунды или сто аттосекунд?

Дело тут в том, что у всех этих нестабильных нейтроно-дефицитных изотопов гарантированно существуют и более тяжелые, «нейтроно-достаточные» изотопы. Вот они-то и могут оказаться настоящими долгожителями, возможно вплоть до абсолютной стабильности. На опыте они пока не синтезированы, однако их свойства активно изучают теоретики. И вот то, насколько правдоподобна та или иная теоретическая модель, можно теперь проверить на «нейтроно-дефицитных» ядрах с помощью новых экспериментальных данных.

Таким образом, полученные сейчас данные косвенно указывают на то, что 120-й и 124-й химические элементы могут иметь долгоживущие изотопы, и значит, за ними стоит поохотиться.

Источник: M. Morjean et al. Fission Time Measurements: A New Probe into Superheavy Element Stability // Phys. Rev. Lett. 101, 072701 (11 August 2008); полный текст — PDF, 290 Кб.

См. также:
1) J. B. Natowitz. How stable are the heaviest nuclei? // Physics 1, 12 (2008) — рассказ про обсуждаемую работу.
2) С. А. Карамян. Измерения длительности ядерных реакций с тяжелыми ионами // ЭЧАЯ, 1986, т. 17, вып. 4, с. 753.
3) А. Ф. Тулинов. Влияние кристаллической решетки на некоторые атомные и ядерные процессы // УФН, 1965, т. 87, вып. 4, с. 585.

Игорь Иванов

<< Назад