Ile Neutronów I Protonów Można Pokonać? Może 7000

{h1}

Fizycy odkryli, że może istnieć około 7000 nuklidów lub odmian jąder atomowych.

Artykuł zaktualizowano 28 czerwca o 16:54. ET.

Naukowcy od dawna zastanawiają się, czy istnieje ograniczenie liczby protonów i neutronów, które można skupić w celu utworzenia jądra atomu. Nowe badanie zbliża się bardziej niż kiedykolwiek do znalezienia odpowiedzi poprzez oszacowanie całkowitej liczby możliwych wariantów jądra.

Układ okresowy pierwiastków obejmuje 118 znanych gatunków atomów, a każdy z nich istnieje (naturalnie lub syntetycznie) w kilku wersjach o różnej liczbie neutronów, co daje w sumie około 3000 różnych jąder atomowych. Wraz z rozwojem technologii na przestrzeni lat fizycy budowali coraz cięższe atomy - pierwiastek 117 powstał dopiero w zeszłym roku, a badacze są na dobrej drodze do 119. W przygotowaniu są nowe projekty dodawania i odejmowania neutronów od znanych pierwiastków do tworzyć coraz bardziej egzotyczne odmiany, znane jako izotopy.

Ale gdzie to się kończy?

W artykule opublikowanym w jutrzejszym (28 czerwca) numerze czasopisma Nature badacze podają, że powinno być możliwe około 6900 nuklidów (odmian jąder atomowych), plus lub minus 500. [Infografika: najdrobniejsze cząsteczki natury wypreparowane]

Wiązanie jądrowe

„Poza liczbą 7 000 mówimy o nuklidach, których okresy życia mogą być tak krótkie, że nie mogą się uformować” - powiedział członek zespołu badawczego Witold Nazarewicz z University of Tennessee, Oak Ridge National Laboratory w Tennessee i Uniwersytetu Warszawskiego w Polsce. „System rozpadłby się natychmiast”.

Nawet wśród tych 7 000 ogromna większość byłaby niestabilna i trwałaby zaledwie ułamek sekundy. Spośród 3000 znanych nuklidów tylko 288 jest stabilnych.

Atomy mają ograniczoną liczbę protonów, które mogą zawierać, ponieważ każdy proton jest naładowany dodatnio, a ponieważ „jak odpycha jak”, chcą się od siebie odpychać. Nawet neutrony, które nie mają ładunku, są nieco odpychające względem siebie. Tajemnicza siła zwana silną interakcją, która jest około 100 razy silniejsza niż elektromagnetyzm, łączy protony i neutrony w jądrach.

„Natura lub dokładna postać silnej siły, szczególnie w cięższych jądrach, jest nadal przedmiotem bardzo intensywnych badań eksperymentalnych i teoretycznych” - powiedział Nazarewicz WordsSideKick.com. [Top 10 niewyjaśnionych zjawisk]

Aby stworzyć nowe oszacowanie, Nazarewicz i jego koledzy, pod przewodnictwem Jochena Erlera z University of Tennessee i Oak Ridge, zbadali tzw. Linię kroplową, teoretyczną granicę liczby neutronów, które można połączyć z określoną liczbą protonów tworzą jądro. (Chodzi o to, że jeśli więcej neutronów zostanie dodanych poza tę linię, „ściekną” lub wypadną z jądra).

Aby wykreślić linię kroplową, naukowcy ekstrapolowali z najlepszych dostępnych modeli interakcji jądrowych w ciężkich jądrach. Uwzględniając różne modele, naukowcy byli w stanie oszacować pierwsze wiarygodne słupki błędów w swoich prognozach, pokazując, jak dokładne jest to oszacowanie.

„To pierwsze badanie, które naprawdę dało pasek błędów i pokazało, jakie są najlepsze teoretyczne przypuszczenia dla tego limitu” - powiedział Nazarewicz. „Nie wystarczy podać liczbę. Musisz podać liczbę z [szacunkową] niepewnością”.

Supernowe i gwiazdy neutronowe

Nowe oszacowanie nie jest tylko wielkością teoretyczną - liczba reprezentowałaby wszystkie możliwe gatunki, które mogłyby powstać w zjawiskach astrofizycznych, takich jak wybuchy supernowych lub fuzje gwiazd neutronowych.

W tych ekstremalnych sytuacjach powstaje nadmiar neutronów i wiele z tych neutronów może zostać wychwyconych przez jądra atomowe, tworząc nowe nuklidy. Często zachodzi proces zwany rozpadem beta, w którym neutron zamienia się w proton, uwalniając zarówno elektron, jak i drobną cząsteczkę zwaną neutrino. Pozwala to na tworzenie nie tylko cięższych izotopów istniejących pierwiastków, ale także nowych, cięższych pierwiastków o większej liczbie protonów na atom. W rzeczywistości większość pierwiastków cięższych niż żelazo znalezione we wszechświecie powstało w supernowych.

Ustalenia zespołu mogłyby zostać wykorzystane w praktyce, gdy nowy obiekt o nazwie Facility for Rare Isotope Beams zostanie otwarty około 2020 r. Na Michigan State University. Projekt ma na celu syntezę wielu radioaktywnych, słabo związanych jąder, które zostały przewidziane, ale nigdy nie były widziane, w celu mapowania niektórych niezbadanych obszarów w krajobrazie jądrowym.

„Co ciekawe, nie wiemy, jakie kombinacje neutronów i protonów mogą tworzyć jądro atomowe. Nie jesteśmy pewni, ile ostatecznie elementów może istnieć, ani ogólnie dla każdego pierwiastka, ile izotopów jest możliwych”, główny naukowiec FRIB Brad Sherrill, który był nie uczestniczył w nowym badaniu, napisał w e-mailu. „Obecne prace są przełomowe, ponieważ nie tylko dają solidne prognozy dotyczące liczby, ale także dają dobre oszacowanie błędów w tych przypuszczeniach. Chociaż zakres błędów wygląda rozsądnie, nadal możemy znaleźć niespodzianki i będzie to wspaniale jest korzystać z udogodnień takich jak FRIB, aby sprawdzić te prognozy. Mogę się założyć, że po drodze będą niespodzianki ”.

Naukowcy mają nadzieję, że FRIB będzie w stanie tworzyć nowe pierwiastki - czyli jądra zawierające ponad 118 protonów - oprócz nowych izotopów znanych pierwiastków.

„Ile nowych elementów możemy stworzyć? Nie wiemy” - powiedział Nazarewicz.

Śledź Clara Moskowitz na Twitterze @ClaraMoskowitz lub WordsSideKick.com @wordssidekick. Jesteśmy też na Facebook.


Suplement Wideo: .




Badania


Dlaczego Olej Do Smażenia Jest Zjełczały?
Dlaczego Olej Do Smażenia Jest Zjełczały?

Whop-Poop Find May Fetch Man 180 000 $
Whop-Poop Find May Fetch Man 180 000 $

Science News


Secret Revealed: Dzieci Wybiorą Zdrowe Posiłki, Jeśli Będą Zabawne
Secret Revealed: Dzieci Wybiorą Zdrowe Posiłki, Jeśli Będą Zabawne

Małpy: Fakty, Rodzaje I Zdjęcia
Małpy: Fakty, Rodzaje I Zdjęcia

Wrak Statku Kapitana Morgana Prawdopodobnie Odkryty
Wrak Statku Kapitana Morgana Prawdopodobnie Odkryty

Mózg Używa Różnych Częstotliwości, Aby Uniknąć Korków Psychicznych
Mózg Używa Różnych Częstotliwości, Aby Uniknąć Korków Psychicznych

Ziemia Traci Trzmiele
Ziemia Traci Trzmiele


PL.WordsSideKick.com
Wszelkie Prawa Zastrzeżone!
Kopiowanie Jakichkolwiek Materiałów Pozostawiono Tylko Prostanovkoy Aktywny Link Do Strony PL.WordsSideKick.com

© 2005–2020 PL.WordsSideKick.com