Optrævling af den atomare og nukleare struktur af de tungeste grundstoffer

Lidt vides om de tungeste, radioaktive grundstoffer i Mendeleevs bord. Men en ekstremt følsom teknik, der involverer laserlys og gasstråler, gør det muligt for allerførste gang at få indsigt i deres atomare og nukleare struktur. Et internationalt hold ledet af forskere fra Instituttet for Nuklear og Strålingsfysik ved KU Leuven rapporterer disse resultater i Naturkommunikation .

I 2016 tilføjede videnskabsmænd yderligere fire elementer til Mendeleevs periodiske system. Disse tunge grundstoffer findes ikke på Jorden og kan kun genereres ved hjælp af kraftige partikelacceleratorer. "Elementerne er normalt genereret i minimale mængder, nogle gange kun et par atomer om året. Disse atomer er også radioaktive, så deres forfald er hurtigt:nogle gange eksisterer de kun i en brøkdel af et sekund. Derfor er den videnskabelige viden om disse elementer meget begrænset, siger kernefysikere Mark Huyse og Piet Van Duppen fra KU Leuven Instituttet for Nuklear og Strålingsfysik.

Det håber KU Leuven-forskerne nu at ændre på gennem en ny anvendelse af laserioniseringsteknikken. "Vi producerede aktinium (Ac), det navngivende element i de tunge aktinider, i en række eksperimenter med partikelacceleratoren i Louvain-la-Neuve. De hurtigt henfaldende atomer af dette grundstof blev fanget i et gaskammer fyldt med argon, suget ind i et supersonisk jetfly, og spotlightet med laserstråler. Ved at gøre det bringer vi den ydre elektron i en anden bane. En anden laserstråle skyder derefter elektronen væk. Dette ioniserer atomet, hvilket betyder, at det bliver positivt ladet og nu er nemt at manipulere og opdage. Farven på laserlyset er som et fingeraftryk af elementets atomare struktur og strukturen af ​​dets kerne."

I sig selv, laserionisering er en velkendt teknik, men dens anvendelse i en supersonisk jet er ny og meget velegnet til tunge, radioaktive grundstoffer:"Ved at ionisere atomet øger vi teknikkens følsomhed betydeligt. Produktionen af ​​et par atomer i sekundet er allerede nok til målinger under eksperimenterne. Denne teknologi øger følsomheden, nøjagtighed, og hastigheden af ​​laserioniseringen med mindst ti gange. Dette markerer en helt ny æra for forskning i de tungeste grundstoffer og gør det muligt at teste og korrigere de teoretiske modeller inden for kernefysik. Vores metode vil blive brugt i den nye partikelaccelerator af GANIL, som i øjeblikket er under opførelse i Frankrig."