在密歇根州立大學奧列格·塔拉索夫的指導下,一群物理學家成功發現了稀土元素銩、鐿和镥的新型同位素。這一發現是朝著更好地理解富中子核和中子星碰撞過程中導致新元素產生的宇宙學事件邁出的重要一步。
該實驗還凸顯了密歇根州立大學稀有同位素束設施 (FRIB) 的能力,該設施在 2022 年 6 月進行的首次實驗中取得了這些發現。
元素中同位素的變化是由于中子數量的差異造成的,而質子數量保持不變以定義元素的原子序數。這些變化導致同位素具有不同程度的穩定性,研究它們有助于了解宇宙中元素的形成并預測它們隨時間的豐度。
該團隊從鉑同位素198 Pt 開始,它擁有 120 個中子——比常見的鉑變體多了 3 個中子。較重同位素的使用會影響碎片結果。
當這些原子暴露在 FRIB 的高速重離子加速器中時,它們的原子核在撞擊時破碎,產生更輕的同位素碎片。通過這個過程,塔拉索夫和他的團隊發現了銩的182 Tm 和183 Tm 等同位素; 186 Yb 和187 Yb 為鐿;镥為190 Lu,所有中子數都與其標準對應物不同。
檢測到了這些同位素的多個實例,表明 FRIB 擅長研究此類富中子同位素,而這些同位素以前很難產生和檢測。
這項研究對于理解宇宙最重元素的起源至關重要,這些元素只能在超新星和中子星碰撞等現象的極端條件下形成。該團隊的工作也被認為幾乎復制了快速中子捕獲(r-過程),提供了對宇宙如何鍛造金和鉑等元素的見解。
研究人員表示,FRIB 的強大之處在于它能夠探索中子數 N = 126 及以上的區域,從而推進核物理學和我們對物質基本特征的掌握。