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“稳定岛”理论
  文章来源: 发布时间:2007-05-22 【字号: 小  中  大   

    由德国、俄罗斯和中国等7个国家的24位核化学家组成的国际合作研究组,利用“化学分离器”,在德国黑森州达姆斯塔特加速器上成功合成了元素周期表上108号元素Hs(英文名:Hassium;中文名:钅黑,以黑森州命名;元素符号Hs)的超长寿命同位素270Hs (质子数Z=108、中子数N=162),这标志着人们向“稳定岛”理论又迈出了重要一步。该项科研成果发表在近期的《物理学评论快报》上。

    据我国唯一参与这项研究的科研人员——中国科学院近代物理所秦芝研究员介绍,早在20 世纪60年代,理论物理学家就预言,位于Z=114、N=184的双“幻数”球形核附近,存在一个“超重稳定岛”,岛内的元素具有超常寿命。为此,世界上许多著名实验室投入大量的人力、物力和财力,致力于寻找这些新元素存在的证据。经过长达40余年的经验积累和积极探索,人们在新元素合成方面取得了引人瞩目的成绩。德国重离子研究中心合成了107-112号等6种新元素,俄罗斯杜布纳联合核子所合成了113-116和118号等5种新元素,日本物理化学研究所验证了德国110-112号元素的合成实验结果,并且找到了113号元素存在的证据。

    目前科学家已知的幻数有2、8、20、28、50、82、126,幻数附近的核具有较高的稳定性。宏观微观模型和自洽的相对论平均场理论预言,质子数108和中子数162也是幻数。因此270Hs是具有双幻数结构的“双幻核”,合成和鉴别双幻核及研究其衰变性质,对检验超重元素的核结构理论具有重要的意义。

    108号元素最早是由德国科学家合成的,首次获得了265108Hs,其原子核由108个质子和157个中子组成,半衰期不超过半毫秒,这对现有的化学分离技术而言实在是太短了。

    2001年,中国科学院近代物理所在成功合成和鉴别超重新核素259105Db之后,通过密切的国际合作,加入了由德国、俄罗斯和中国等国家的核化学家组成的国际合作研究组,开展了108号元素的化学性质实验研究。该研究组在德国重离子研究中心通过26Mg束流轰击248Cm靶的热熔合反应产生了寿命为9秒的269108Hs,随后科学家们提出了利用“化学分离器”的概念研究Z=108、N=162附近Hs的核衰变性质的研究课题,开始了寻找双幻核270108Hs的实验工作。

    实验是在德国重离子研究中心完成的。研究组利用重离子直线加速器提供的两种不同能量的丰中子26Mg击放射性同位素248Cm靶,通过热熔合反应24896Cm(2612Mg,5n)269108Hs,再蒸发4-5个中子合成了269108Hs和270108Hs。为了提高Hs的产额和避免价值百万欧元的锔靶被强流重离子束辐照毁坏,实验中使用了转轮靶达到冷却靶子的效果。总共测量到15个衰变链,其中8个α-α衰变链被指定为已知核269108Hs, 4个新的α-自发裂变的衰变链被指定为“双幻核”270108Hs。由于化学实验中不能准确记录它们产生的时间,因此没有直接测量出它们的寿命。但实验测量到270108Hs发射α粒子的能量为8.89±0.03MeV,α粒子的衰变能量为9.03±0.03MeV,这与宏观微观模型理论计算值一致。所以,依据唯象公式间接估计,270 108Hs的半衰期长达22秒。

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