Espansione del confine dei nuclei superpesanti
Scoperto un nuovo isotopo del seaborgio
Un gruppo di ricerca internazionale guidato dal GSI/FAIR, dall'Università Johannes Gutenberg di Mainz (JGU) e dall'Istituto Helmholtz di Mainz (HIM) è riuscito a produrre un nuovo isotopo del seaborgio. Nell'esperimento condotto presso l'acceleratore GSI/FAIR è stato possibile rilevare 22 nuclei di seaborgio-257. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters ed evidenziati come "Editor's Suggestion".
Con l'ultima aggiunta, sono ora noti 14 isotopi dell'elemento superpesante artificiale seaborgio (numero atomico 106). Per la produzione del seaborgio-257, un intenso fascio di cromo-52 dell'acceleratore lineare UNILAC del GSI/FAIR ha colpito bersagli di piombo-206 di alta qualità. Utilizzando il sistema di rivelazione altamente efficiente del separatore a rinculo pieno di gas TASCA (TransActinide Separator and Chemistry Apparatus), sono stati rilevati 22 decadimenti di nuclei di seaborgio-257 in totale: 21 eventi di fissione e un decadimento alfa. Il tempo di dimezzamento del nuovo isotopo, situato proprio accanto alla lacuna del guscio neutronico potenziato a 152, è di 12,6 millisecondi.
"I nostri risultati sul seaborgio-257 forniscono indicazioni interessanti sull'impatto degli effetti di shell sulle proprietà di fissione dei nuclei superpesanti. Di conseguenza, è possibile che il prossimo isotopo più leggero e ancora sconosciuto - il seaborgio-256 - possa subire la fissione in un tempo molto breve, compreso tra un nanosecondo e sei microsecondi", afferma il dott. Pavol Mosat, primo autore della pubblicazione del dipartimento di ricerca GSI/FAIR per la chimica degli elementi superpesanti (SHE Chemistry).
Il limite superiore di questo intervallo di emivita previsto è vicino o addirittura appena al di sotto delle attuali capacità sperimentali, a meno che non esista un cosiddetto stato K-isomerico. Tali stati eccitati, stabilizzati da effetti quantistici, presentano tempi di vita di fissione più lunghi e aprono una porta indiretta ai nuclei a vita breve. Recentemente, sono stati compiuti progressi significativi verso il confine della stabilità scoprendo il ruterfordio-252 a 60 anni attraverso il suo stato isomerico K a vita più lunga. L'esplorazione del confine isotopico per l'elemento seaborgio è una naturale continuazione di questi esperimenti, mappando la costa dell'isola di stabilità dei nuclei superpesanti.
Finora non è stato osservato alcuno stato isomerico K negli isotopi del seaborgio. Nel presente esperimento, tuttavia, il team di ricerca ha irradiato anche un bersaglio di piombo-208 e ha osservato una forte evidenza della presenza di uno stato isomerico K nel seaborgio-259. "I nostri risultati sullo stato isomerico K nel seaborgio-259 aprono una porta per esplorare il fenomeno dell'isomero K in altri isotopi del seaborgio e per consentire la sintesi dell'isotopo a vita breve seaborgio-256, se anche in questo nucleo esiste uno stato isomerico K a vita lunga", afferma il dottor Khuyagbaatar Jadambaa, leader del corrispondente programma sperimentale del GSI/FAIR.
"Il presente lavoro è un ottimo esempio degli sforzi di collaborazione di diversi dipartimenti del GSI/FAIR - oltre a SHE Chemistry, sono stati coinvolti i dipartimenti Experiment Electronics e Target Laboratory - con i nostri istituti partner internazionali", afferma il professor Christoph E. Düllmann, capo del dipartimento SHE Chemistry del GSI/FAIR, professore alla JGU e direttore dell'HIM. "L'ulteriore esplorazione della stabilità e delle proprietà dei nuclei superpesanti in collaborazione con i nostri partner nazionali e internazionali continuerà a essere un'importante area di ricerca per il nostro team di ricerca."
Oltre al GSI/FAIR, alla JGU e all'HIM, collaborano all'esperimento anche l'Università di Jyväskylä, in Finlandia, l'Advanced Science Research Center della Japan Atomic Energy Agency, in Giappone, e l'Indian Institute of Technology Roorkee, in India.
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Pubblicazione originale
P. Mosat, J. Khuyagbaatar, J. Ballof, R. A. Cantemir, D. Dietzel, Ch. E. Düllmann, K. Hermainski, F. P. Heßberger, E. Jäger, B. Kindler, J. Krier, N. Kurz, B. Lommel, S. Löchner, M. Maiti, T. K. Sato, B. Schausten, J. Uusitalo, P. Wieczorek, A. Yakushev; "Probing the Shell Effects on Fission: The New Superheavy Nucleus 257Sg"; Physical Review Letters, Volume 134, 2025-6-11
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