Un equipo de investigadores de GSI/FAIR, la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz y el Instituto Helmholtz de Mainz han logrado medir con mayor precisión los límites de las llamadas islas de estabilidad dentro de los nucleidos superpesados, es decir, el actual núcleo superpesado de Rutherfordio-252. El núcleo superpesado más joven conocido. Los resultados fueron publicados en la revista. cartas de examen fisico Y aparece como una “sugerencia del editor”.
La fuerza fuerte asegura la coordinación de los núcleos atómicos formados por protones y neutrones. Sin embargo, como los protones cargados positivamente se repelen entre sí, los núcleos con demasiados protones corren el riesgo de explotar, un desafío en la producción de nuevos elementos superpesados. Ciertas combinaciones de protones y neutrones, los llamados “números mágicos”, confieren a los núcleos una estabilidad adicional. Dadas estas combinaciones mágicas, los trabajos teóricos de la década de 1960 predijeron una isla de estabilidad en un mar de núcleos superpesados inestables, donde se podrían alcanzar vidas muy largas cercanas a la edad de la Tierra.
Este concepto de isla se ha confirmado con la observación de vidas medias aumentadas en los núcleos más pesados de la época cuando se alcanza el siguiente número mágico previsto de 184 neutrones. Sin embargo, aún se desconocen la ubicación del pico de la isla, su altura (que refleja la vida media máxima esperada) y la extensión de la isla. Investigadores de GSI/FAIR en Darmstadt, la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU) y el Instituto Helmholtz de Maguncia (HIM) se han acercado un paso más al mapeo de la isla y al descubrimiento del núcleo superpesado más corto jamás conocido. mapeando la isla. Posición de la costa de la isla en el núcleo de Rutherfordium (Rf, elemento 104).
Para permitir la detección experimental, la vida útil mínima de los núcleos superpesados es del orden de una millonésima de segundo, lo que hace que los núcleos superpesados de vida extremadamente corta que se encuentran alrededor del océano de inestabilidad sean inaccesibles. Pero hay un truco: a veces, los estados excitados, estabilizados por efectos cuánticos, exhiben vidas largas y abren la puerta a núcleos de vidas cortas. “Según mis cálculos, estos estados excitados de larga duración, los llamados isómeros, existen en núcleos superpesados de forma distorsionada”, dice el Dr. Khwegbatar Jadamba, primer autor de la publicación del Departamento de Investigación de Química de Elementos Superpesados de GSI/FAIR. “. “Por lo tanto, retratan una isla de estabilidad con ‘nubes de estabilidad’ flotando sobre un mar de inestabilidad”.
Un equipo de investigación de Darmstadt y Mainz pudo comprobar estas predicciones al encontrar el hasta ahora desconocido núcleo Rf-252. Los investigadores utilizaron un intenso haz de titanio 50 disponible en el acelerador UNILAC de GSI/FAIR para fusionar núcleos de titanio con núcleos de plomo entregados a una lámina objetivo. Los productos de fusión se separaron en un separador de transactinida y un aparato químico TASCA. Colocaron un detector de silicio después de un tiempo de vuelo de aproximadamente 0,6 microsegundos. Este detector registró su implantación así como su posterior deformación.
En total, se detectaron 27 átomos de Rf-252 que sufren fisión con una vida media de 13 microsegundos. Gracias a un sistema de adquisición de datos digitales de alta velocidad desarrollado por el Departamento de Electrónica Experimental de GSI/FAIR, se descubrieron los electrones emitidos tras la implantación del isómero Rf-252m y los electrones emitidos tras su desintegración al estado fundamental. Se registraron tres casos de este tipo. En todos los casos, la fusión posterior se produjo en 250 nanosegundos. A partir de estos datos, se estimó una vida media de 60 ns para el estado fundamental del Rf-252, actualmente el núcleo superpesado más joven.
“Como resultado, el límite inferior de la vida útil conocida de los núcleos más pesados se reduce en aproximadamente dos órdenes de magnitud, a veces demasiado corto para la medición directa en ausencia de estados isoméricos adecuados. Estos fenómenos de estados isoméricos asociados con la estabilidad de la ultrafisión se excitaron Los estados son más estables que el estado fundamental y la frontera isotópica en los núcleos más pesados”. dice el profesor Christoph E. Düllmann, jefe del Departamento de Investigación de Química de Elementos Superpesados de GSI/FAIR.
En futuras campañas experimentales, se prevén mediciones de estados isoméricos con mayor estabilidad de fisión en el siguiente elemento más pesado, el seborgio (Sg, elemento 106), y se utilizarán para sintetizar isótopos de Sg con vidas inferiores a un microsegundo para que el isotópico pueda ser más avanzado. mapeado. El resultado de vanguardia también abre nuevas perspectivas para la instalación internacional FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research), actualmente en construcción en Darmstadt.
