A Nobelium atomszerkezete tisztázódott

Először vizsgálja meg a szuper nehéz elem elektronikus körülményeit

A Nobelium elem nem fordul elő a természetben, és nagyon rövid élettartamú. Ezért az atomszerkezet vizsgálata ennek megfelelően nehéz. © wavebreakmedia / gondolatállomány
felolvasta

A Nobel-díjakkal összhangban: A kutatók először határozták meg a Nobelium elem - az Alfred Nobel elnevezésű elem - belső szerkezetét. Egy speciális lézer-spektroszkópia kimutatta az atommag körül tomboló elektronok viselkedését és energiájának állapotát. A különleges dolog: A 102 atomszámmal a Nobelium az ultra nehéz és nagyon rövid élettartamú atomokhoz tartozik. Eddig még soha nem volt lehetséges elegendő atomot előállítani egy ilyen megfigyeléshez.

Az, hogy egy kémiai elem reagál és milyen tulajdonságai vannak, mindenekelőtt az elektronok viselkedésétől és állapotától függ. Meghatározzák, mely kötésekbe lép az atom, és mely energiákon keresztül ionizálható. Általában a kutatók ezeket az energiaállapotokat lézer-spektroszkópiával határozzák meg. A lézerfrekvenciák, amelyekben az elektronok az alapállapotból gerjesztett állapotokká válnak, vagy teljesen kiürülnek, elárulják az atom energiáját.

Fehér folt az elemtérképen

De a 100-nál nagyobb atomszámmal rendelkező szuper nehéz elemek eddig elkerülték ezeket a méréseket. Ennek oka: "Ezek a radioaktív elemek fúziós reakciók során keletkeznek - legfeljebb néhány atom másodpercenként" - magyarázza Mustapha Laatiaoui, a GSI Helmholtz Nehéz Ion Kutatási Központjának és munkatársainak. Mivel ezek az atomok azonnal szétesnek, alig van ideje megvizsgálni őket. És nem a természetben fordulnak elő.

Ennélfogva a fermiumon kívüli elemek atomszerkezete nagyrészt ismeretlen - bár ezek a nehézsúlyok különösen izgalmasak az atomok között. Mivel ezekkel az elemekkel az elektronok az atommag körül szinte a fénysebességgel versengenek, és különleges tulajdonságokat adnak nekik. Ennek ellenére a periódusos rendszerben a 100 atomi számot meghaladó régió ebben a tekintetben üres maradt a térképen.

Rögzített rövid életű izotópok

Laatiaoui-nak és kollégáinak azonban most először sikerült elfogniuk a megfoghatatlan Nobelium-ot. Lézer-spektroszkópiával képesek voltak megvizsgálni az elem egyes atomjait és detektálni a különböző atomizált gerjesztett állapotokat. Ezt egy újonnan kifejlesztett, nagyon érzékeny rezonanciaionizációs spektroszkópia (RADRIS) tette lehetővé. kijelző

A Nobelium lézerrezonancia-ionizációs spektroszkópiájának kísérleti felállítása - Otto G. / GSI Helmholtz Nehéz ionkutató Központ

Ennek érdekében a kutatók először előállították a Nobelium-254 izotópot azáltal, hogy vékony ólomlemezeket bombáztak kalcium-lövedékekkel. Az atomi magok fúziója Nobelium izotópokat eredményezett, amelyek felezési ideje csak 51 másodperc. Ezeket egy speciális gázcellában izoláltuk, majd spektroszkópiának vettem alá. "A kísérleti felépítés annyira érzékeny, hogy néhány másodperces atomgenerációs sebesség elegendő a vizsgálatokhoz" - magyarázza Laatiaoui.

Betekintés az atomszerkezetbe

A mérések sikeresek voltak: a kutatók először képesek voltak megfigyelni a Nobelium átmenetét az alapállapotból az izgatott állapotba, és meghatározták az ehhez szükséges energiát. A mérések alapján képesek voltak szűkíteni a Nobelium ionizációs energiáját: 6505 elektronvolt és 6665 elektronvolt között fekszik.

A tudósok mérési eredményei először adnak betekintést a Nobelium-atom belső szerkezetéhez. Mivel információkat is szerezhetnek az adott atommag méretéről és alakjáról. A sikeres kísérlet először jelzi, hogy egy transzfermium elem atomszerkezetét lézer-spektroszkópiával lehet meghatározni - mondta a kutatók.

Az atomállapotok energiájának mérési pontossága ezekben a kísérletekben alapot ad a további elméleti munkákhoz és új perspektívákat nyit meg a jövő számára Jövőbeli precíz kísérletek az instabil atommagok atom- és atomtulajdonságainak mérésére a szuper-nehéz elemek környékén. (Nature, 2016; doi: 10.1038 / nature19345)

(GSI Helmholtz Nehéz Ion Kutatóközpont, 2016.10.4. - NPO)