На сайте Американского физического общества размещена интересная заметка: "Exploring the Borders of the Nuclear Landscape" - "Исследование границ ядерного ландшафта".

Ученые точно измерили массы 19 нейтронно-избыточных ядер, обнаружив в процессе исследований новый изотоп урана.

Свойства тяжелых нейтронно-избыточных изотопов малоизвестны из-за трудностей синтеза этих ядер. Ученые из Организации по исследованию ускорителей высоких энергий (KEK) в Японии cмогли заполнить этот пробел в знаниях. Исследователи напрямую определили массы 19 таких изотопов, включая ранее необнаруженный изотоп урана: ²⁴¹U. Эти измерения позволят протестировать и уточнить существующие ядерные модели.

Эксперименты проводились на установке KEK Isotope Separation System (KISS) в Сайтаме, Япония. В их процессе был ускорен пучок ядер ²³⁸U во вращающуюся мишень из ядер ¹⁹⁸Pt. Этот процесс переносит несколько нуклонов — протонов и нейтронов — между пучком и ядрами мишени, образуя интересующие изотопы. Затем исследователи изучили эти изотопы с помощью времяпролетной масс-спектрометрии — метода, в котором масса иона определяется по времени, которое требуется для прохождения определенного расстояния через среду.

Команда получила точные значения массы для 19 тяжелых изотопов, содержащих от 143 до 150 нейтронов: от ²³⁹Pu до ²⁴²Pu, от ²³⁹Np до ²⁴²Np, от ²³⁵U до ²⁴²U и от ²³⁵Pa до ²³⁷Pa. Для большинства этих ядер это первые прямые измерения массы. Исследователи говорят, что использование ими реакций многонуклонного переноса в сочетании с времяпролетной масс-спектрометрией дает новый способ исследовать границы ядерного ландшафта. Они также предполагают, что для синтеза и изучения ядер, содержащих до 154 нейтронов, можно использовать другие комбинации ядер пучка и мишени.

Схема эксперимента

Ссылка на статью, которая, к сожалению, не находится в свободном доступе:

T. Niwase et al. Discovery of New Isotope ²⁴¹U and Systematic High-Precision Atomic Mass Measurements of Neutron-Rich Pa-Pu Nuclei Produced via Multinucleon Transfer Reactions. Phys. Rev. Lett. 130, 132502 (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.132502