Alargamento da fronteira dos núcleos superpesados
Descoberto novo isótopo de seaborgium
Uma equipa internacional de investigação liderada pelo GSI/FAIR, pela Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) e pelo Instituto Helmholtz de Mainz (HIM) conseguiu produzir um novo isótopo de seaborgium. Na experiência realizada nas instalações do acelerador GSI/FAIR, foi possível detetar 22 núcleos de seaborgium-257. Os resultados foram publicados na revista Physical Review Letters e destacados como uma "Sugestão do Editor".
Com esta nova adição, são agora conhecidos 14 isótopos do elemento superpesado artificial seaborgium (número atómico 106). Para a produção de seaborgium-257, um intenso feixe de crómio-52 do acelerador linear UNILAC do GSI/FAIR incidiu em alvos de chumbo-206 de alta qualidade. Utilizando o sistema de deteção altamente eficiente do separador de recuo cheio de gás TASCA (TransActinide Separator and Chemistry Apparatus), foram detectados no total 22 decaimentos de núcleos de seaborgium-257: 21 eventos de cisão e um decaimento alfa. A meia-vida do novo isótopo, situado mesmo ao lado do intervalo de neutrões aumentado em 152, é de 12,6 milissegundos.
"As nossas descobertas sobre o seaborgium-257 fornecem pistas interessantes sobre o impacto dos efeitos de casca nas propriedades de fissão dos núcleos superpesados. Como consequência, é possível que o próximo isótopo mais leve e ainda desconhecido - o seaborgium-256 - possa sofrer fissão num intervalo de tempo muito curto, de um nanossegundo a seis microssegundos", diz o Dr. Pavol Mosat, o primeiro autor da publicação do departamento de investigação do GSI/FAIR para a química dos elementos superpesados (SHE Chemistry).
O limite superior deste intervalo de semi-vida esperado está próximo ou mesmo abaixo das capacidades experimentais actuais - a menos que exista um estado chamado K-isomérico. Estes estados excitados, estabilizados por efeitos quânticos, apresentam tempos de vida de cisão mais longos e abrem uma porta indireta para os núcleos de vida curta. Recentemente, foi feito um progresso significativo em direção à fronteira da estabilidade ao descobrir o rutherfordium-252 de 60 ns através do seu estado isomérico K de vida mais longa. A exploração da fronteira isotópica para o elemento seaborgium é uma continuação natural destas experiências, mapeando a costa da ilha de estabilidade dos núcleos superpesados.
Até agora, não foi observado nenhum estado isomérico K nos isótopos de seaborgium. No entanto, na presente experiência, a equipa de investigação também irradiou um alvo de chumbo-208 e observou fortes indícios da presença de um estado K-isomérico no seaborgium-259. "Os nossos resultados sobre um estado K-isomérico no seaborgium-259 abrem uma porta para explorar o fenómeno do isómero K noutros isótopos do seaborgium e para permitir a síntese do isótopo de vida curta seaborgium-256, se também existir um estado K-isomérico de vida longa neste núcleo", afirma o Dr. Khuyagbaatar Jadambaa, líder do programa experimental correspondente do GSI/FAIR.
"O presente trabalho é um excelente exemplo dos esforços de colaboração de diferentes departamentos do GSI/FAIR - para além da Química SHE, estiveram envolvidos os departamentos de Eletrónica de Experimentação e Laboratório de Alvos - com os nossos institutos parceiros internacionais", afirma o Professor Christoph E. Düllmann, chefe do departamento de Química SHE do GSI/FAIR, professor na JGU e diretor do HIM. "A continuação da exploração da estabilidade e das propriedades dos núcleos superpesados, em conjunto com os nossos parceiros nacionais e internacionais, continuará a ser uma importante área de investigação para a nossa equipa de investigação."
Para além do GSI/FAIR, da JGU e do HIM, também a Universidade de Jyväskylä, na Finlândia, o Centro de Investigação Científica Avançada da Agência Japonesa de Energia Atómica, no Japão, e o Instituto Indiano de Tecnologia de Roorkee, na Índia, são colaboradores da experiência.
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Publicação original
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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