Długożyciowe izomery pierwiastków superciężkich?

W kategori

Pierwiastki superciężkie, które wytwarzane są wyłącznie w specjalistycznych laboratoriach, to układy wysoce niestabilne, charakteryzujące się niezwykle małymi przekrojami czynnymi na ich produkcję. Z tego też względu wytwarzanie nowych, o jeszcze większych liczbach protonów, to zadanie niezwykle skomplikowane jak i kosztowne. Z drugiej jednak strony nie wszystkie izotopy znanych obecnie pierwiastków superciężkich zostały wyprodukowane i nie jest wykluczone, że pośród nich „ukrywają” się także takie, które mogłyby charakteryzować się zaskakująco długimi czasami życia w stanach podstawowych jak i niskowzbudzonych stanach izomerycznych. Sensowne jest więc poszukiwanie takich nuklidów, przy czym ich zwiększona stabilność mogłaby wynikać np. ze zjawiska tzw. K-izomeryzmu bazującego na (częściowym) zachowywaniu wartości rzutu całkowitego momentu pędu na oś symetrii jądra, tj. liczby kwantowej K. Istnienie takich stanów izomerycznych jest zjawiskiem stosunkowo dobrze ugruntowanym w badaniach dotyczących fizyki struktury jądra atomowego, jednakże mechanizmy odpowiedzialne za obserwowane wzbronienia w ich rozpadach są wciąż bardzo słabo poznane. Dotyczy to w szczególności emisji cząstki α, będącej dominującym kanałem rozpadu jąder superciężkich. W przypadku nuklidów rozpadających się głównie w ten właśnie sposób jakiekolwiek wzbronienie w rozpadzie α skutkować będzie wydłużeniem czasu ich życia, a więc i zwiększeniem stabilności.
Przedstawione powyżej fakty stanowiły główną motywację naszych najnowszych badań, celem których było wskazanie kandydatów na możliwie długożyciowe K-izomery w obszarze pierwiastków superciężkich. Naszą analizę przeprowadziliśmy dla jąder parzysto-parzystych, od izotopów Sg (seaborg) do Cn (kopernik), rozważając dominujący w ich przypadku rozpad α dla niskoleżących wzbudzeń dwu- i czterocząstkowych. Szczegółowe informacje na temat przeprowadzonych przez nas badań można znaleźć w artykule:
”Hindered α decays of heaviest high-K isomers”, P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, Phys. Rev. C 98, 014320 (2018), oraz w formie bardziej popularnonaukowej pod internetowym adresem: http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C31436%2Cncbj-izomery-pierw...
Najważniejsze wyniki, które tam uzyskaliśmy są następujące. Przewidujemy wyraźne wzbronienie w rozpadzie α dla stanów czterocząstkowych, tj. π2v220+ oraz π2ν219+, w izotopach 264-270Ds (darmsztadt). Wyznaczony przez nas czas półrozpadu dla takich wzbudzeń w przypadku jąder 264Ds i 270Ds jest aż rzędu sekund! Pozwala to myśleć nawet o przyszłych badaniach chemicznych takich stanów izomerycznych. W przeciwieństwie do wcześniejszych rezultatów tego typu badań, przeprowadzona przez nas analiza wskazuje, że za wydłużenie czasów życia w przypadku izomerów Ds odpowiedzialne są raczej wzbudzenia protonowe, niż neutronowe. Ponadto, zgodnie z naszymi przewidywaniami najbardziej wyraźne wzbronienie w rozpadzie α izomeru zbudowanego na wzbudzeniu dwuprotonowym π210 powinno być widoczne dla izotopu 272Ds.
Warto także wspomnieć, że omawiane tu długożyciowe izomery superciężkie mogły już nawet zostać wcześniej wyprodukowane lecz systemy detekcyjne przystosowane do badań obiektów istniejących milisekundy prawdopodobnie nie były w stanie zaobserwować jąder żyjących znacznie dłużej. Wydaje się, że ta intrygująca możliwość powinna być tu sprawdzona jako pierwsza. Mamy więc wielką nadzieję, że tego typu badania eksperymentalne przeprowadzone zostaną w możliwie niedalekiej przyszłości.

07.11.2018