Фізики відкрили новий ізотоп астатину-188 з протонним розпадом

Фізики з Університету Ювяскюля у Фінляндії спостерігали дві події розпаду нового ізотопу астатину-188, використовуючи фокальний спектрометр газонаповненого сепаратора віддачі в Лабораторії прискорювачів університету. Новий ізотоп складається з 85 протонів та 103 нейтронів і є найлегшим відомим ізотопом астатину.

«Протонна емісія є рідкісною формою радіоактивного розпаду, при якій ядро випускає протон, щоб наблизитися до стабільності», — пояснила Генна Кокконен, докторантка з Університету Ювяскюля. Вона додала, що нове ядро є поки що найлегшим відомим ізотопом астатину.

Дослідження екзотичних ядер такого типу є надзвичайно складним завданням через їхній короткий час життя та низькі перерізи утворення, тому потрібні точні методики. «Ядро було отримано в реакції злиття-випаровування шляхом опромінення природної срібної мішені пучком іонів стронцію-84», — розповів доктор Калле Ауранен, також з Університету Ювяскюля.

Новий ізотоп було ідентифіковано за допомогою детекторної установки сепаратора віддачі RITU. Цей складний експериментальний пристрій дозволив науковцям зафіксувати рідкісні події розпаду та точно визначити характеристики нового ізотопу.

Окрім експериментальних результатів, фізики розширили теоретичну модель для інтерпретації отриманих даних. За словами команди дослідників, астатин-188 можна інтерпретувати як сильно витягнутий, тобто має форму кавуна.

«Властивості ядра вказують на зміну тенденції в енергії зв'язку валентного протона», — зазначила Кокконен. Вона пояснила, що це можливо пояснюється взаємодією, яка є безпрецедентною у важких ядрах.

Відкриття ізотопів є рідкісним явищем у світі науки. «Це вже вдруге я маю можливість бути частиною створення історії», — поділилася своїми враженнями Кокконен. Вона підкреслила, що кожен експеримент є викликом, і приємно займатися дослідженнями, які покращують розуміння меж матерії та структури атомних ядер.

Протонна емісія як форма радіоактивного розпаду спостерігається лише в дуже специфічних умовах, коли ядро має надлишок протонів і недостатню кількість нейтронів для стабільності. Цей процес допомагає ядру досягти більш стабільної конфігурації шляхом викиду одного протона.

Дослідження таких екзотичних ядер має важливе значення для розуміння фундаментальних властивостей матерії та процесів, які відбуваються в екстремальних умовах. Ці знання можуть мати застосування в ядерній енергетиці, медицині та астрофізиці.

Автори планують продовжити стимулювання теоретичних досліджень важких ядер, що розпадаються з випусканням заряджених частинок, та їхньої еволюції форми. Вони прагнуть звузити наявні невизначеності енергії розпаду та періоду напіврозпаду шляхом спостереження більшої кількості подій розпаду астатину-188.

«Однаково цікавим було б вивчити розпад поки що невідомого ядра астатину-189, яке також може бути ядром, що випускає протони, однак це залишається побачити в майбутніх експериментах», — підсумували дослідники.

Результати дослідження було опубліковано в престижному науковому журналі Nature Communications, що підтверджує високу якість та значущість проведеної роботи для світової наукової спільноти.