• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Fizycy poszukują wskazówek nt. powstawania pierwiastków na wyspach inwersji

    09.02.2011. 18:17
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Międzynarodowy zespół naukowców rzucił nowe światło na sposób powstawania cięższych pierwiastków w czasie supernowych. Zespół, częściowo dofinansowany ze środków unijnych, sformułował wnioski po zbadaniu tak zwanych wysp inwersji, na których jądra atomowe przybierają nieoczekiwane kształty. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters.

    Źródłem unijnego wsparcia prac był projekt EURONS (Europejska inicjatywa zintegrowanej infrastruktury na rzecz struktury jądrowej), który otrzymał 14 mln EUR z budżetu "Infrastruktury badawcze" Szóstego Programu Ramowego (6PR).

    Na swoim początku wszechświat zawierał wyłącznie bardzo lekkie pierwiastki - wodór i hel. Inne stosunkowo lekkie pierwiastki, takie jak węgiel i tlen powstały wewnątrz pierwszych gwiazd w wyniku fuzji jąder atomowych. Natomiast cięższe pierwiastki, takie jak żelazo (w tym złoto, srebro i uran) zawdzięczają swoje istnienie supernowym.

    Wybuchające gwiazdy wytwarzają cały wachlarz ciężkich jąder atomowych. Zazwyczaj rozkładają się one na stabilniejsze pierwiastki po przejściu serii krótkotrwałych stanów pośrednich. Jądra atomowe składają się z różnej liczby protonów i neutronów. Fizycy jądrowi opracowali model, aby przewidywać, które kombinacje neutronów i protonów powinny być najbardziej stabilne. Szczególnie interesujące dla fizyków są tak zwane "magiczne liczby". Jeżeli zbiór protonów i neutronów jądra odpowiada "magicznej liczbie", to jego struktura będzie stabilna a kształt niemal idealnie sferyczny.

    Jednakże czasami jądra, które powinny być "magiczne" nie odpowiadają oczekiwaniom fizyków i tworzą tak zwane "wyspy inwersji". Jednym z takich przykładów jest ponoć magiczne jądro izotopu magnezu-32, które zawiera 12 protonów i 20 neutronów. Zgodnie z teorią jądro magnezu-32 powinno mieć idealnie sferyczny kształt. A w rzeczywistości, w najniższym stanie energetycznym, kształt jądra bardziej przypomina piłkę do rugby lub futbolu amerykańskiego niż kulę.

    Aby zbadać tę wyspę inwersji naukowcy stworzyli magnez-32 wystrzeliwując magnez-30 na radioaktywny izotop (wersję) wodoru zwany trytem. W toku procesu dwa neutrony zostały przeniesione z jądra trytu do jądra magnezu, tworząc magnez-32. Doświadczenia przeprowadzono w CERN, Europejskim Laboratorium Fizyki Cząstek Elementarnych w Szwajcarii.

    Według teorii magnez-32 powinien zmienić kształt zdeformowany na sferyczny jedynie po osiągnięciu wyższych stanów energetycznych. W ramach badań naukowcom po raz pierwszy udało się potwierdzić istnienie sferycznej wersji jądra magnezu-32. Tak naprawdę odkryli, że przybiera ono sferyczny kształt na znacznie niższym poziomie niż przewidywano.

    Naukowcy zauważyli, że to poddaje w wątpliwość dokładność modeli przewidujących zmiany w strukturze atomowej. Niezbędne będzie przeprowadzenie dalszych doświadczeń zanim naukowcy będą mogli podać pełny opis procesów zachodzących na wyspach inwersji.

    "Nie posiadaliśmy się z radości, kiedy w końcu udało nam się potwierdzić istnienie sferycznego jądra magnezu-32" - mówi profesor Reiner Krücken, kierownik katedry Hadronów i Fizyki Jądrowej Technische Universität München w Niemczech. "Niemniej te dane stawiają przed nami, fizykami, nowe wyzwania. Aby być w stanie przewidzieć dokładny przebieg syntezy pierwiastka podczas wybuchu gwiazdy, musimy lepiej poznać mechanizm, który wywołuje zmiany w strukturze powłoki."

    W badaniach udział wzięli również naukowcy z Belgii, Danii, Francji, Hiszpanii, Niemiec, USA i Wlk. Brytanii.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Jądra zwierciadlane - para jąder atomowych o jednakowej liczbie masowej, takich że liczba protonów (Z) jednego z jąder jest równa liczbie neutronów (A-Z) w drugim jądrze. Jądra takie wykazują bardzo podobną strukturę poziomów energetycznych, co wynika z dominującej roli w jądrze oddziaływań silnych, które tylko w bardzo niewielkim stopniu rozróżniają neutrony od protonów.

    Tabela nuklidów przedstawia graficznie wszystkie znane nuklidy (jądra atomowe). W fizyce jądrowej ma tym samym podobne znaczenie jak układ okresowy pierwiastków w chemii. Nuklidy różnicuje się poprzez liczbę wchodzących w ich skład protonów i neutronów - co pozwala je usystematyzować w dwuwymiarowej tabeli. Przy czym przeważnie liczba protonów przedstawiana jest pionowo a liczba neutronów poziomo. W ten sposób:

    Hydroksowęglan magnezu, Mg5(OH)2(CO3)4 – nieorganiczny związek chemiczny, hydroksosól węglanu magnezu i wodorotlenku magnezu.

    Hydroksowęglan magnezu, Mg5(OH)2(CO3)4 – nieorganiczny związek chemiczny, hydroksosól węglanu magnezu i wodorotlenku magnezu.

    Pierwiastki promieniotwórcze – pierwiastki chemiczne ulegające samorzutnym rozpadom promieniotwórczym w wyniku niekorzystnej liczby neutronów względem liczby protonów w ich jądrach atomowych. Najczęściej tego terminu używa się w stosunku do pierwiastków posiadających izotopy o krótkim okresie połowicznego rozpadu, a więc charakteryzujących się poziomem promieniotwórczości mającym zauważalny wpływ na otoczenie. Naturalne pierwiastki o znaczącej promieniotwórczości znajdują się w 6 i 7 okresie układu okresowego (od talu do uranu). Poza tą grupą występują naturalne izotopy o słabej aktywności promieniotwórczej, których czas połowicznego rozpadu jest dłuższy niż miliard lat, np. K (0,01% zawartości wśród wszystkich izotopów potasu), Rb (28%), In (96%) lub La (0,1%). Poza pierwiastkami naturalnymi znane są pierwiastki sztuczne (niewystępujące naturalnie na Ziemi), z których wszystkie są pierwiastkami promieniotwórczymi.

    Pierwiastki promieniotwórcze – pierwiastki chemiczne ulegające samorzutnym rozpadom promieniotwórczym w wyniku niekorzystnej liczby neutronów względem liczby protonów w ich jądrach atomowych. Najczęściej tego terminu używa się w stosunku do pierwiastków posiadających izotopy o krótkim okresie połowicznego rozpadu, a więc charakteryzujących się poziomem promieniotwórczości mającym zauważalny wpływ na otoczenie. Naturalne pierwiastki o znaczącej promieniotwórczości znajdują się w 6 i 7 okresie układu okresowego (od talu do uranu). Poza tą grupą występują naturalne izotopy o słabej aktywności promieniotwórczej, których czas połowicznego rozpadu jest dłuższy niż miliard lat, np. K (0,01% zawartości wśród wszystkich izotopów potasu), Rb (28%), In (96%) lub La (0,1%). Poza pierwiastkami naturalnymi znane są pierwiastki sztuczne (niewystępujące naturalnie na Ziemi), z których wszystkie są pierwiastkami promieniotwórczymi.

    Nukleosynteza – proces, w którym powstają nowe jądra atomowe w wyniku łączenia się nukleonów, czyli protonów i neutronów, lub istniejących już jąder atomowych i nukleonów. Obecny skład izotopowy Wszechświata jest głównie skutkiem naturalnej nukleosyntezy.

    Dodano: 09.02.2011. 18:17  


    Najnowsze