元素周期表第八周期，即將被打開物理學(xué)家正“制造”超重元素！

【手機軟件：博科園】物理學(xué)家對小原子核和大原子核之間碰撞的測量，將為制造新元素的探索提供信息，并可能導(dǎo)致涉及超重元素的新化學(xué)。兩個誘人的目標(biāo)幾乎在實驗核物理學(xué)家的掌握之中，一種是闖入元素周期表的第八周期。到目前為止，科學(xué)家們已經(jīng)制作了前七周期的所有元素，即從氫(一個質(zhì)子)到氣體(118個質(zhì)子)，因此，合成更重的元素將開辟新天地。

另一個目標(biāo)是在超重核海中定位“穩(wěn)定島”，超重元素含有的質(zhì)子越多，通常會變得越不穩(wěn)定。例如，鈮的最穩(wěn)定同位素(113個質(zhì)子)半衰期接近8秒，而Og的半衰期只有0.7毫秒。但理論家們認(rèn)為，這種趨勢將會在Og以外的原子核上發(fā)生改變。物理學(xué)家推測，存在一種特別穩(wěn)定的原子核，它具有質(zhì)子和中子的幻數(shù)，具有“雙重幻數(shù)”。長壽命的超重元素將開啟一種新型化學(xué)，其中包括更長時間的反應(yīng)。

為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，實驗者需要確定如何最大限度地增加產(chǎn)生超重原子核的機會，因為據(jù)估計，合成一個原子需要三個多月的時間。要做到這一點，需要知道由于核勢的吸引力，兩個原子核在接近對方時所經(jīng)歷的排斥力。現(xiàn)在，日本理化學(xué)研究所西田加速器科學(xué)中心的田中泰基和同事們通過向大原子核(钚和鈾)發(fā)射小原子核(氖、鎂和鈣)并測量它們的散布來測量這種排斥力。

發(fā)現(xiàn)，排斥屏障主要受形狀像橄欖球較大原子核的形變影響。與產(chǎn)生已知超重元素激發(fā)函數(shù)的比較表明，激發(fā)較小的原子核，使其接近變形的較大原子核側(cè)面，將是產(chǎn)生新超重原子核最有效的策略。如果這種趨勢對較重的原子核適用，那么只需測量較大原子核的排斥勢壘，就可以確定較小原子核的最佳能量，這只需要大約一天的時間就能完成。從這項系統(tǒng)研究中，研究人員提出了一種新方法來估計合成新元素所需的最佳入射能量。

研究團隊計劃利用這一知識制造新的超重元素，短期內(nèi)，將嘗試制造新元素，如119號元素或120號元素，一二十年后，或許能到達“穩(wěn)定島”，但不確定它在哪里。使用充氣反沖離子分離器進行測量，提取了這些系統(tǒng)的準(zhǔn)彈性勢壘分布，并與耦合通道計算結(jié)果進行了比較。

結(jié)果表明，勢壘分布主要受氡系靶核形變的影響，也受入射核的振動或轉(zhuǎn)動激發(fā)以及俘獲前中子遷移過程的影響。通過實驗勢壘分布與蒸發(fā)殘渣截面的比較，熱熔合反應(yīng)利用了微小碰撞的優(yōu)勢，此時入射粒子沿新變形核的短軸靠近。

博科園｜研究/來自：日本理化學(xué)研究所