客观日本

KEK和理研等首次成功测量超重元素的精确质量,有望确定新元素的原子序数

2021年10月29日 化学材料

日本高能加速器研究机构(KEK)基本粒子原子核研究所和光原子核科学中心、理化学研究所(理研)仁科加速器科学研究中心及九州大学等组成的国际联合研究团队,利用理研的重离子加速器设施“RI Beam Factory(RIBF)”中的充气式反跳核分离器(GARIS-Ⅱ)和多反射型飞行时间测量质谱仪(MRTOF),成功地精确测量出了原子序数为105的超重元素Db同位素257Db的质量。

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超重元素同位素的质量测量装置(供图:高能加速器研究机构(KEK))

原子序数(=质子数)较大的超重元素因带正电的质子之间存在很大的排斥力而不稳定,测量质量是明确其为何能够存在的关键。实验利用以发现鉨而闻名的理研GARIS-Ⅱ以及研究团队开发的超重元素质量测量装置(SHE-MASS-Ⅱ)进行。尤其是新开发的αTOF检测器,可以同时检测质量信号和α射线,因此准确地测定了一天只能检测出两个的超重元素。

257Db的质量为257.10742(25)u,这是以高达100万分之1的相对精度确定的。另外还推导出其结合能为1892.1(2)MeV。

此次的研究成果是了解超重元素为何存在的第一步,今后还预定对鉨和镆的同位素进行质量测量,更重的超重元素的原子序数也有望准确测定。另外,此前只能检测寿命较短并连续发生α衰变的超重元素同位素,而此次的成果证明,只要能辨别出背景,精确的质量测量将成为新的检测和识别方法。

KEK和光原子核科学中心的和田道治教授表示:“为了阐明超重元素为何能存在这个根本性课题,我们正通过可能的同位素对表示原子核结合强度的指标——质量进行全面测量。此次的Db同位素测量是朝着这个方向迈出的第一步。今后打算测量更多超重元素的质量,在阐明其存在理由的同时,还将挑战开发可靠的新元素识别法。”

原文:《科学新闻》
翻译编辑:JST客观日本编辑部