Китайският метод за ядрен синтез с аргон може да осигури достъп до най-тежките елементи във Вселената

Замяната на конвенционалния подход, при който се използват редки изотопи на калция, може да помогне за намаляване на разходите и подобряване на продукцията.

Изследователи от Университета Сиан Дзяотун в Китай са открили нов подход за синтезиране на ядра на свръхтежките елементи отвъд урана, като използват по-малко енергия на лъча в сравнение с конвенционалните подходи. Това може да открие нови възможности за създаване на свръхтежки елементи в лабораторни условия и за разбиране на ядрената стабилност при по-висшите атомни числа.

Свръхтежките елементи са елементи с голям брой протони в ядрата си, което ги прави нестабилни. Естествено, те имат кратък живот и спонтанно се разпадат на по-малки елементи. Обикновено тези елементи имат атомен номер, по-голям от 104, и не се срещат в изобилие в природата.

Учените ги синтезират в строго контролирани лабораторни условия, където тежките ядра служат като мишени за по-леките йони в ускорителите на частици. В резултат на процеса на синтез се получават свръхтежки ядра, които учените използват за изучаване химичните свойства на елементите в далечния край на периодичната таблица.

Това помага да се разбере поведението на ядрата при екстремни условия и как се образуват новите атоми.

Конвенционалният подход

Традиционно свръхтежките ядра се синтезират с помощта на калциеви (⁴⁸Ca) снопове. Успехът на този подход зависи от деликатния процес, наречен синтез-изпарение.

Сливането на две ядра в ускорителя на частици води до образуването на съставно ядро. При този процес обаче е необходимо да се изхвърли излишната енергия, което става чрез изпаряване на частиците.

Снопове калций-48 са предпочитани за синтез на свръхтежки ядра, тъй като имат благоприятна динамика на реакциите и висок брой неутрони. Това води до по-високи сечения на остатъка от изпарението.

Този подход обаче е изключително скъп, тъй като (⁴⁸Ca) е рядък, което ограничава производството на много свръхтежки атомни ядра. Изследователският екип, ръководен от професор Хун-Фей Джан от университета Сиан Дзяотун, предлага използването на аргон-40 (⁴⁰Ar) като снаряд в реакциите на термоядрен синтез, за да се намалят разходите.

Създаване на елемента 119

Изследователите предлагат да се използва ⁴⁰Ar и да се бомбардира синтетичният радиоактивен елемент беркелий (²⁴⁹Bk), за да се получи 286Mc – изотоп, който е от решаващо значение за алфа разпада на елемент 119, неоткрития елемент в периодичната таблица.

Според изследователския екип използването на 40Ar може да спомогне за синтезирането на 286Mc с относително високо сечение от 7,9 пикобарна – сравнително висока стойност, която подобрява перспективите за подобни успехи в бъдеще.

Изследователите са използвали усъвършенствани теоретични модели, за да анализират процеса на изпаряване при термоядрения синтез при използването на 40Ar. Според техния анализ изследователите са установили, че използването на аргон води до по- голяма вероятност за синтез и благоприятна динамика на вътрешната бариера на синтеза.

Това до голяма степен се дължи на масовата асиметрия между ядрата на аргона и ядрата на мишените, което води до образуване на съставно ядро при тази реакция. Изследванията са вълнуващи, тъй като това е по-рентабилен подход и се представя по-добре от ⁴⁸Ca в някои реакции.

„Използването на ⁴⁰Ar открива вълнуваща граница за изследванията на свръхтежките елементи. Неговата достъпност, съчетана с конкурентна или превъзходна динамика на реакциите, поставя под въпрос преобладаващата зависимост от ⁴⁸Ca и може да промени стратегическото планиране на предстоящите експерименти за синтез“, казва професор Джан в съобщение за пресата.