Пять тяжелых изотопов

Солнце, как и другие подобные звезды, — космическая фабрика по производству химических элементов. В нем ядра атомов водорода последовательно превращаются в гелий и другие легкие элементы. Тяжелые элементы рожаются в более энергонасыщенных условиях, например при слияниях нейтронных звезд, которые представляют собой остатки ядер взорвавшихся звезд.

Человечество давно пытается разобраться в деталях этого синтеза и получить на Земле тяжелые элементы. Одна из передовых установок для генерации редких изотопов (FRIB) построена при Университете штата Мичиган.

Недавно группа американских, корейских и японских ученых под руководством физика-исследователя FRIB Олега Тарасова (Oleg Tarasov) синтезировала пять новых тяжелых изотопов. Это тулий-182, тулий-183, иттербий-186, иттербий-187 и лютеций-190.

Физики направили пучок ионов платины с энергией в 186 МэВ на углеродную мишень. Родившиеся в ней изотопы затем выделили и идентифицировали с помощью усовершенствованного сепаратора редких изотопов с высокой разрешающей способностью. У него двухступенчатая конструкция, которая позволяет подавлять пучки мешающих частиц. Новые частицы определили по заряду, числу протонов и атомному весу. В этом помогли измерения потерь энергии, времени пролетов, магнитной жесткости и полной кинетической энергии.

Физики уверены, что сделали первый шаг к синтезу ядер, возникающих при столкновении сверхплотных звезд. Теперь экзотические изотопы можно получать в массовых количествах и проводить с ними эксперименты. Ученые намерены точно измерить их массы, периоды полураспада и прочие свойства. Это поможет уточнить модели ядер и выяснить в деталях, как образуются тяжелые элементы в звездах.

Это успешное исследование выполнено менее чем через год после начала работы установки, что ярко демонстрирует ее потенциал. Физики получили только первую партию новых изотопов. Интересно, что с момента проведения экспериментов физики увеличили ионный ток пучка в семь раз, что свидетельствует об огромных ресурсах установки. В планах — рост еще в пять раз. В феврале этого года статья об изотопах вышла в журнале Physical Review Letters.