Как возникают золото и платина: физики обнаружили новые изотопы тяжелых химических элементов

Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, представили результате важного эксперимента. Физики разделяли ядра платины и обнаружили новые изотопы редкоземельных элементов — тулия, иттербия и лютеция. Ученые считают, что новое открытие поможет понять свойства богатых нейтронами атомов, а также улучшит понимание процессов, во время которых появляются новые химические элементы, когда происходит столкновение нейтронных звезд, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Не все формы химических элементов устроены одинаково. Каждое ядро атома состоит из определенного количество таких элементарных частиц, как протоны и нейтроны. Количество протонов всегда одно и то же в любых формах химического элемента и от этого количества зависит атомный номер химического элемента. Но количество нейтронов в ядре атома может меняться, и оно определяет изотопы химических элементов.

Все химические элементы имеют разные изотопы. Некоторые из них нестабильны и распадаются очень быстро на более легкие элементы. Но другие демонстрируют высокую стабильность. Изучение изотопов помогает физикам понять, каким образом химические элементы создаются во Вселенной и как они распространяются по космосу.

Для того, чтобы создать новые изотопы, ученые использовали устройство FRIB, где используется ускоритель тяжелых ионов для разделения ядер атомов. Лучи из редких изотопов обстреливают цель со скоростью, которая немного превышает половину скорости света. После этого происходит распад изотопов и ученые могут обнаружить новые изотопы.

В рамках эксперимента для получения новых изотопов ученые использовали изотоп платины, который имеет 120 нейтронов — 198Pt. Ядро обычного атома платины имеет 117 нейтронов. Использование более тяжелого изотопа привело к изменению способа разделения атомных ядер.

• В результате при разделении 198Pt ученые обнаружили два новых изотопа тулия — 182Tm и 183Tm. Они имеют в ядре атома 113 и 114 нейтронов соответственно, хотя ядро обычного атома тулия имеет 69 нейтронов.
• Также ученые обнаружили новые изотопы иттербия — 186Yb и 187Yb. Они имеют в ядре атома 116 и 117 нейтронов соответственно. При этом обычный атом иттербия в ядре имеет 103 нейтрона.
• Еще были обнаружены неизвестный изотоп лютеция — 190Lu, который имеет в ядре атома 119 нейтронов, хотя в обычном в ядре лютеция находится 104 нейтрона.

Ученые считают, что подобные эксперименты помогут лучше понять, как именно происходит создание тяжелых химических элементов во Вселенной. Ведь известно, что все элементы, которые тяжелее железа создаются во время взрыва сверхновых (так умирают массивные звезды) и взрывах килоновых (возникают при столкновении нейтронных звезд, которые являются остатками обычных звезд).

Процесс появления ядер более тяжелых чем водород химических элементов называется нуклеосинтезом и он также возникает во время столкновение нейтронных звезд. В результате происходит процесс поглощения атомами нейтронов и таким образом формируются элементы тяжелее железа. Например, во время взрыва килоновой появляются золото, стронций, платина и другие тяжелые металлы.

Авторы исследования говорят, что их эксперимент очень близок к тому, чтобы воспроизвести процесс нуклеосинтеза во время мощных космических взрывов.

Как уже писал Фокус, физики впервые доказали существование "второго звука" в экзотических веществах.