科学家罕见一瞥 “嵌套的洋娃娃”同位素

By Ben Turner

2023/11/5

   Chemistry

    比应该是稳定的有五个更多质子的新发现的氮-9同位素正好位于物理可能性的边界上。

艺术家的原子的描画。 (Image credit: Shutterstock)

    科学家们可能刚刚已经捕捉到了他们的包含比它能稳定把持更多五个质子的氮气的一种超罕见版本的第一次一瞥。

    科学家们通过在美国国家超导回旋加速器实验室将氧同位素束粉碎撞进铍原子发现了这种叫氮-9的新同位素的暗示。

    如果后续实验能证实它的存在，该同位素将为一种有最高额外质子数的原子核设下一个新记录 ------ 将数量从四个移动到五个。研究人员于10月27日在《物理评论快报》（Physical Review Letters）杂志上描述了这种奇怪的新同位素。

    圣路易斯华盛顿大学核科学家罗伯特·查里蒂（Robert Charity）在一份声明中说，超不稳定版本的氮气像俄罗斯套娃一样衰变，序列上发射一个或两个质子同时揭示下一组。

    质子和中子通过强力一起被把持在原子核内，强力是一种在稳定的原子中压倒带正电的质子反抗彼此的排斥力的胶。但添加更多的质子而这种平衡最终的偏向一方------移动原子超越所谓的“滴水线”。

    在滴水线之外，原子变得不稳定的并通过咀嚼出质子或中子衰变。因为它们存在在可能的原子核的更远边缘上，超越滴水线之外的半稳定原子（以罕见同位素的形式而来）长期以来已经着迷了核科学家。

    查里蒂说，“这种异域系统的存在是一个开放或无束缚多体系统的量子力学的一个好的测试”。

    研究人员在来自国家超导回旋加速器实验室进行的一项长达数年的实验数据中发现了氮-9的存在的第一次暗示。最初，科学家们将氧-13原子粉碎撞击进铍以来创造另一种叫氧-11的同位素。

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    但在数以百万次互动中潜伏的是另一个指向某些另外东西衰变的签名。就在统计学意义的边缘上，研究人员发现了蹦入存在的罕见的氮-9原子只存在仅10^-21秒。

    为获得他们已经发现了这种诡异的同位素的部分确认，科学家们建模了这种同位素的结构，发现它由一个被五个松散把持的质子包围的两个质子和两个中子的氦原子核组成。在最短暂的时间切片后质子衰变，通过一个量子隧道成功的逃离原子核。

    将需要进一步的实验来证实这一发现。他们仍然希望当他们做时同位素将帮助他们共同拼凑更常见的同位素用来进入存在的衰变路径。

    华盛顿大学化学和物理学教授里索波特卡在声明中说，“围绕我们我们有的元素是经由一系列通过确实不围绕我们有的中间体起作用的机制弄成的，这些中间体是不稳定的，往往有高度不寻常的中子对质子比。我们的工作既涉及重建这种原子核的结构又涉及产生这种原子核的反应”。

https://www.livescience.com/chemistry/scientists-get-rare-glimpse-of-nesting-doll-isotope-nitrogen-9