Международная группа физиков определила массу трех изотопов нобелия, элемента с атомным числом 102.

Использованная в экспериментах ловушка Пеннинга (фото с сайта Gsi.De).

Самым тяжелым из встречающихся в природе элементов является, как известно, уран с 92 протонами в ядре. Ученые синтезировали еще 25 трансурановых элементов, бóльшая часть которых имеет очень короткий период полураспада. Массу полученных ядер специалисты оценивают непрямыми методами, анализируя цепочку их распада; поскольку масса ядра не равняется сумме масс входящих в него нуклонов (необходимо учитывать еще и энергию его связи), такая методика оценки приводит к появлению значительных погрешностей.

Авторы работы постарались устранить погрешности и провести прямые измерения массы изотопов ^252-254No, период полураспада которых изменяется от нескольких секунд до нескольких минут. Сначала эти изотопы необходимо было получить: исследователи направляли пучок атомов кальция на свинцовую мишень, где каждую секунду рождался один искомый изотоп. Нобелий отделяли от остальных атомов, используя комбинацию магнитного и электрического полей, которая «отсеивала» более легкие ядра. После этого изотопы замедлялись в специально подготовленных ячейках, заполненных гелием, и подавались в ловушку Пеннинга. Атомы в ловушке заставляют двигаться по окружности, причем измеряемая скорость их вращения связана с массой простым соотношением.

По данным авторов, относительная погрешность такого измерения составляет всего 0,05 миллионной доли. В случае ²⁵³No новая оценка оказалась в пять раз более точной, чем предыдущая.

Появление надежной методики измерения масс поможет физикам в поиске новых элементов, часть которых должна оказаться на так называемом острове стабильности. Эта область таблицы нуклидов будет, как предполагается, содержать очень тяжелые элементы с периодами полураспада, исчисляющимися минутами, днями или даже годами.

Таблица нуклидов. Известные нуклиды отмечены синим, три изученных изотопа нобелия — красным, а нуклиды, связанные с ними по цепочкам α-распада, — желтым. Справа показано расчетное положение острова стабильности. (Иллюстрация из журнала Nature.)

Полная версия отчета опубликована в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Nature News.