Suche soll größere Atome und neue Arten von Materie zu schaffen
Eine Quest ist im Gange, größere Atome mit mehr erstellen
Protonen und Neutronen als je zuvor.
Durch den Aufbau dieser superschweren Elemente, sind Wissenschaftler nicht
nur die Schaffung neuer Arten der Materie – Sondieren sie die subatomare Welt und
Lernen über die geheimnisvollen Kräfte, die Atome zusammenhalten.
"Natürlich ist entdecken etwas neues immer sehr
interessant, aber die Hauptmotivation ist, wir verstehen nicht, wie Kerne arbeiten
in diesen extremen Grenzen,"sagte Dawn Shaughnessy, ein Chemiker bei Lawrence
Livermore National Laboratory in Livermore, Kalifornien.
Die Wissenschaftler arbeiten auch an einem verlockenden Ziel:
Sie hoffen, eine theoretische "Insel der Stabilität" wo ultragroße entdecken
Elemente werden plötzlich leichter zu machen. Während die meisten extrem schwere
Atome zerfallen in Bruchteilen einer Sekunde, Theorie sagt voraus, dass einmal
Elemente eine magische Zahl von Protonen und Neutronen zu erreichen, werden sie relativ
wieder stabil. Finden diese magischen Zahlen könnte auch aufschlussreiche Hinweise geben
über die Funktionsweise von Atomen.
Schwerste ein noch
Bisher hat das schwerste Element, die je geschaffen wurden 118 Protonen.
Die Anzahl der Protonen in einem Atom – bezeichnet die Ordnungszahl – legt fest, was
Art von Element, was es ist. Wasserstoff ist also jedes atom
mit einem Proton, während Sauerstoff ein Atom mit acht Protonen oder Ordnungszahl ist
acht.
Im Allgemeinen hat ein Atom nah an
gleiche Anzahl von Protonen und Neutronen, aber dies ist nicht immer der Fall. Und eine
Sauerstoff-Atom kann gewinnen oder verlieren Neutronen aber solange Sauerstoff, es hat
acht Protonen.
Das schwerste Element, die üblicherweise in
Natur-Uran-hat 92 Protonen. Alles schwerer ist in der Regel von Menschen gemacht.
Shaughnessy Team in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern an der
Gelenk-Institut für nukleare Forschung (JINR) in Dubna, Russland, entdeckt fünf
der schwersten Elemente bekannt einschließlich Element 118. Ihre anderen Eroberungen
enthalten Sie Elemente 113, 114, 115 und 116.
Einige ihrer neuesten Arbeiten zeigt an, dass sie schleichend werden kann
näher an die Insel der Stabilität. Sie können erklären, indem Sie messen, wie lange ihre
Atome zuletzt vor verfallen, oder brechen in kleinere Atome.
Die meisten superschweren Elemente dauern nur Mikrosekunden oder
Nanosekunden bevor verfallen; Es ist schwer für Atome mit so vielen Protonen und
Neutronen zusammen zu halten. Aber manches Jumbo, mit einer Anzahl von Protonen oder
Neutronen, die nahe an die magischen Zahlen, können die letzten Sekunden oder Minuten. Für
beispielsweise schlug eine Halbwertszeit als möglicherweise frühe Tests des Elements 114
lange als 30 Sekunden. Eine Halbwertszeit ist die Zeit dauert es für die Hälfte des Stoffes
bis zum Zerfall.
"Obwohl wir nicht ganz in die Region der Stabilität
Doch wir Dinge, die zehn Sekunden, in der Nähe von Minuten dauern können sehen"Shaughnessy
LiveScience erzählte. "Eine Minute ist für solche Dinge, wie eine Ewigkeit."
Suchen von Elementen, die relativ langlebigen ist spannend,
nicht nur, weil es Hinweise auf die Insel der Stabilität, sondern weil es bietet eine
bessere Chancen für Wissenschaftler um mehr über das Element.
"Wenn Sie ein paar Atome von etwas, und wenn sie
Leben im Bereich von wenigen Sekunden kann man Chemie drauf, "Shaughnessy
sagte. "Sie können ihre grundlegenden chemischen Eigenschaften entdecken."
Zerschlagung der Atome
Um ihre Monster-Elemente zu erstellen, verwenden Sie die Teams ein Teilchen
Beschleuniger bezeichnet ein Zyklotron über Balken von Kalzium-Kernen zu beschleunigen
10 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Dann sie diese Calcium-Ionen in zerschlagen einer
Ziel der stationären Atomkerne.
Z. B. kollidierte die Forscher erstellen Element 118
Kalzium, das 20 Protonen mit Californium, das Element mit 98 Protonen hat.
In der Regel werden die bombardiert Partikel nur das Ziel, aber einmal in abprallen
eine Weile zwei Kerne werden zusammenhalten und verursachen, was ein Komposit genannt hat
Kern. Da 98 und 20 bis zu 118 hinzufügen, die resultierende geschmolzene Kern war die
Element 118.
Nur eine Handvoll ultra schwere Elemente, finden die
Teams mussten ihre Experimente für Monate laufen.
"In einem sechs-Monats-Experiment können wir drei bis zehn sehen
Atome,"sagte Shaughnessy.
Die Wissenschaftler aufbauen Sondermelder grundiert suchen die
Element hoffen sie zu erstellen. Die Detektoren suchen die richtige Energie
Unterschrift vorhergesagt für ihre Ziel-Element, während mit Hilfe von Magneten, einem abzulenken
andere Partikel.
Sowohl das Lawrence Livermore-JINR Team, und ein Wettbewerb
DFB-Auswahl, haben auf der Suche nach Element 120, aber bisher haben durchgestrichen.
"Wir beide landeten nicht zu finden, so dass wir denken, dass wir
schlagen die Grenze unserer aktuellen Fähigkeit,"sagte Shaughnessy. "Als
wir höher und höher, die Ereignisrate erhalten sogar noch kleiner. Sie haben entweder
um länger laufen müssen Experimente oder Sie Technologie Empfindlichkeit wie verbessern
Sie erkennen diese Dinge." (Die Ereignisrate bezieht sich, wie oft das Ziel
Element bilden.)
Magic numbers
Die Forscher denken, daß sie auf die sagenumwobenen homing werden können,
magische Zahlen, die stabile Atome zu erstellen.
Elements 114 dauerte länger als eines der super-heavy
Elemente unterhalb es mit weniger Protonen. Element 116 hatte auch eine relativ
lange Halbwertszeit, aber dann Element 118 erwies sich als weniger stabil, weniger dauerhafte
als eine Millisekunde bevor Sie verfallen.
Dies sagt der Forscher, dass sie nahe dran sein könnte –
vor allem auf die magische Zahl von Protonen. Die magische Zahl von Neutronen ist
noch als eine Art und Weise aus.
"Die Frage ist, wie weit wir den Effekt sehen?"
Shaughnessy, sagte. "Wir wissen, dass wir nicht auf der Insel der Stabilität, aber wir
längere Halbwertszeiten sehen."
Die Anzahl der Teilchen, die leicht in einem Atom packen kann
Kern wird gedacht, um die komplexe Anordnung der beiden Protonen abhängen
und Neutronen innerhalb des Zellkerns.
So wie Elektronen in einem Atom Energiezustände, Protonen und
Neutronen haben auch Energie. Jede Energie-Ebene kann eine bestimmte Anzahl halten.
Protonen oder Neutronen; Wenn ein Kern höchste Energieniveau voll, sind die
Partikel ist stabil.
Wissenschaftler glauben, dass die magischen Zahlen sind die Nummern der
Protonen und Neutronen, die eine Reihe von Energieniveaus vollständig zu füllen. Ein Atom in
Diese Konfiguration relativ sicher fühlen würde, und würde nicht wollen, zu verlieren
Protonen und Neutronen, die in einem kleineren Atom zerfallen.
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