Dans une étude publiée dans Lettres d'examen physiquedes scientifiques de GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung ont découvert un nouvel isotope de super-héros, 257SG (Selorgium), dont les propriétés fournissent de nouvelles perspectives sur la stabilité et la fission nucléaires dans les éléments les plus lourds.
Des éléments de super-héros existent dans un équilibre délicat entre la force nucléaire attrayante qui maintient les protons et les neutrons ensemble et la force électromagnétique répulsive qui pousse les protons chargés positivement.
Sans effets de la coquille quantique, analogues aux coquilles d'électrons dans les atomes, ces noyaux massifs se diviseraient en moins d'un billionième de seconde.
Issues.fr s'est entretenu avec les co-auteurs du Dr Pavol Mosat et le Dr J. Khuyagbaatar de GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Allemagne, à propos de leur travail.
L'étude révèle notre compréhension incomplète de la façon dont les noyaux atomiques les plus extrêmes se comportent, les résultats suggérant que les effets quantiques qui empêchent les noyaux de super-héros de la désintégration instantanément pourrait fonctionner différemment que celle précédemment.
Enquêter sur la stabilité nucléaire
L'équipe de recherche internationale a utilisé le séparateur de recul rempli de GSI TASCA pour créer 257SG par des réactions de fusion entre les noyaux chromium-52 et plomb-206.
Ils ont constaté que le nouvel isotope vit pour 12,6 millisecondes, plus longtemps que son voisin, même, 258SG, et se désintègre à la fois à la fission spontanée et à l'émission alpha-particules.
La voie de décroissance alpha s'est avérée particulièrement révélatrice. Quand 257SG émet une particule alpha, elle se transforme en 253RF (Rutherfordium), qui subit ensuite une fission après seulement 11 microsecondes.
Cette observation soutient les résultats récents qui ont remis en question la compréhension traditionnelle de la façon dont le moment angulaire affecte la fission. Alors que les nombres quantiques K plus élevés devraient fournir un obstacle à la fission plus fort, les données émergentes suggèrent que cette relation peut être plus complexe qu'on ne le pensait auparavant.
« Nous avons étudié 257Sg et 253Les isotopes RF et ont constaté que, en général, les nombres K-Quantum entravent en effet la fission « , a déclaré Mosat. » Cependant, la valeur absolue des obstacles est encore inconnue. «
Premier isomère K à Seorgium
Peut-être encore plus significatif était la découverte par l'équipe du premier État isomérique K dans un isotope du Seorgium. Les isomères K sont des configurations nucléaires spéciales avec un moment angulaire élevé qui résistent beaucoup plus efficacement à la fission que les états nucléaires ordinaires.
Dans 259SG, les chercheurs ont détecté un signal d'électrons de conversion apparaissant à 40 microsecondes après la formation nucléaire, preuve solide d'un état isomère K qui pourrait être stable contre la fission des centaines de fois plus longue que l'état fondamental.
« Les états isomères k ont déjà été observés dans des noyaux de super-héros tels que 252–257Rf, et 270DS, « noté khuyag-babaatar ». Nous avons observé l'isomère K exclusivement dans des noyaux avec 106 protons, c'est-à-dire dans des isotopes SG pour la première fois. «
Cette constatation comble une lacune cruciale dans la compréhension des scientifiques des éléments de super-héros et pourrait avoir de profondes implications pour les efforts de découverte d'éléments futurs.
Implications pour «l'île de stabilité»
La découverte arrive à un moment critique de la recherche sur les éléments de super-héros.
Les scientifiques ont longtemps recherché l'île théorique de «l'île de stabilité», une région où certains noyaux surchaurent pourraient exister pendant de longues périodes en raison d'effets de coquille favorables. Cependant, les nouvelles résultats suggèrent que ce paysage pourrait être plus complexe que prévu.
« Il peut arriver que le noyau super-révocateur, par exemple, un isotope d'un élément non encore découvert, puisse vivre moins de 1 μs (microseconde) », a expliqué Khuyagbaatar.
« Si c'est le cas, alors la découverte de l'élément 120 sera probablement confrontée 252Rf. «
Les chercheurs estiment que le 256SG pourrait avoir une demi-vie considérablement plus courte que les prédictions théoriques ne le suggèrent, qui est potentiellement en descendant des 6 microsecondes prévues à une seule nanoseconde.
Un tel écart significatif dans la stabilité représenterait une nouvelle idée importante de la physique nucléaire.
Défis techniques et travaux futurs
La réalisation expérimentale a nécessité de surmonter des défis techniques importants. Travailler avec des noyaux qui existent pour quelques millisecondes exigeaient des systèmes de détection extraordinairement rapides et un timing précis.
« Dans le cas de noyaux à courte durée de vie, il est très important d'avoir un séparateur de longueur relativement courte et, plus crucial, d'avoir une électronique numérique rapide qui peut démêler les signaux de désintégration radioactive à environ 100 ns », a expliqué Khuyagbaatar.
L'équipe a développé une électronique numérique spécialisée chez GSI qui se sont révélées cruciales pour plusieurs découvertes d'éléments de super-héros.
Le prochain objectif de l'équipe est de synthétiser 256SG pour tester si la diminution spectaculaire de la stabilité prévue se produit réellement.
« En effet, nous essaierons d'explorer d'autres cas d'états isomères K à longue durée de vie dans les noyaux de super-héros », a déclaré Mosat. « Concernant le sujet actuel, notre plan le plus proche sera d'essayer de synthétiser la prochaine inconnue 256Sg. «
Écrit pour vous par notre auteur Tejasri Gururaj, édité par Sadie Harley, et vérifié et révisé par Robert Egan – cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
