德国亥姆霍兹研究中心协会 TASCA分离器的焦平面探测器，其中植入了孟德尔-244同位素并记录了其衰变
作者:亚历山大·雅库舍夫，GSI·亥姆霍兹曾图伦·福尔·施韦罗恩福松 对稳定超重元素存在的限制因素有更好的理解是化学和物理学十年来的探索
超重元素，也就是所谓的原子数大于103的化学元素，并不存在于自然界，而是由粒子加速器人工制造的
它们会在几秒钟内消失
由GSI·亥姆霍兹森特鲁姆·富尔·施韦荣·恩弗罗斯特、约翰尼斯·谷登堡大学美因茨分校(JGU)、亥姆霍兹研究所美因茨分校(德国)和芬兰耶瓦斯基尔大学的科学家组成的团队
来自GSI和他的贾达姆巴·库亚格巴塔尔对这些外来原子核的裂变过程提供了新的见解，并因此产生了迄今为止未知的门捷列夫-244原子核
这些实验是“公平第0阶段”的一部分，这是公平实验计划的第一阶段
研究结果现已发表在《物理评论快报》杂志上
重核和超重核在核裂变过程中变得越来越不稳定，核裂变过程中，原子核分裂成两个较轻的碎片
这是由于这种原子核中大量带正电的质子之间的库仑排斥越来越强，这也是稳定超重核存在的主要限制之一
核裂变过程发现于80多年前，至今仍在进行深入研究
大多数关于自发裂变的实验数据都是关于质子和中子数为偶数的原子核——称为“偶偶-偶原子核”
偶偶核完全由质子和中子对组成，它们的裂变特性可以用理论模型很好地描述
在具有奇数个中子或质子的原子核中，与偶-偶原子核的性质相比，裂变过程的阻碍已被观察到，并可追溯到原子核中这种单个不成对成分的影响
然而，包含奇数个质子和奇数个中子的“奇数核”中的裂变障碍却不太为人所知
可用的实验数据表明，这种原子核中的自发裂变过程受到极大的阻碍，甚至比只有一种奇数类型成分的原子核更受阻碍
一旦裂变概率大大降低，其他放射性衰变模式如α衰变或β衰变就变得可能
在β衰变中，一个质子转变成一个中子(反之亦然)，相应地，奇-奇核转变成偶-偶核，这通常具有高裂变概率
因此，如果在生产奇-奇核的实验中观察到裂变活动，通常很难确定裂变是否发生在奇-奇核中，或者不是从偶-偶β衰变子代开始，然后该子代可以经历β延迟裂变
最近，博士
来自GSI和他的贾达姆巴·库亚格巴塔尔预测，这种β延迟裂变过程可能与最重的原子核非常相关，事实上，这可能是β衰变超重核的主要衰变模式之一
从门捷列夫原子核区域的原子核图中剪下
每个盒子代表一个原子核，质子数在垂直方向增加，中子数在水平方向增加
已知的原子核用彩色方框表示，其中的颜色表示核衰变模式:α衰变(黄色)、β衰变(棕色)、自发裂变(绿色)
粗框框表示奇-奇核，其中β-延迟裂变被预测发生在& gt所有β衰变的1 %概率(数据取自J
Khuyagbaatar，Eur
物理评论快报
J
A 55，134 (2019))
概率用蓝色表示
新同位素门捷列夫-244的位置和衰变性质被强调
信用:J
GSI·亥姆霍兹恩施胡亚格巴塔尔 在实验上极难产生的超重核中，β衰变尚未被最终观测到
例如，在GSI达姆施塔特生产的最重的元素——tennessin(117号元素)中，在一个持续了大约一个月的实验中，只观察到了奇-奇核tennessin-294的两个原子
这种小的生产率限制了β衰变延迟裂变过程的验证和详细研究
尽管如此，阐明这一过程的新实验数据最好是在外来原子核中获得，比如那些质子与中子比例极不平衡的原子核
为此，来自GSI大学、JGU大学、高等教育学院和杰维斯凯拉大学的团队已经制造出迄今为止未知的门捷列夫-244原子核，这是一个由101个质子和143个中子组成的奇奇怪怪的原子核
理论估计表明，在大约五分之一的情况下，这个原子核的β衰变之后会发生裂变
由于裂变过程释放的能量很大，因此可以高灵敏度地探测到，而β衰变更难测量
研究人员使用GSI联合实验室加速器上的钛-50强束照射金靶
钛核和金核的反应产物在反式离子分离器和化学检测系统中分离，该系统将门捷列夫核导入一个硅探测器，该探测器适合记录核的注入及其随后的衰变
这项研究的第一部分在2018年进行，导致了对门捷列夫-244的七个原子的观察
2020年，研究人员使用了较低的钛-50束能量，这不足以导致门捷列夫-244的生产
事实上，在2018年的研究中，像门捷列夫-244这样的信号在这部分数据集中是不存在的，这证实了2018年数据的正确分配，也证实了新同位素的发现
实验的领导者，博士
Jadambaa Khuyagbaatar站在实验大厅X8，在门捷列夫-244实验中使用的TASCA分离器前
信用:安东尼奥·迪·尼托 所有七个登记的原子核都经历了α衰变
e
，氦-4原子核的发射导致了子同位素爱因斯坦-240，四年前由之前的一个实验发现，该实验是在耶瓦斯基勒大学进行的
没有观察到β衰变，这允许建立14%的衰变模式上限
如果所有β衰变核的20%裂变概率是正确的，那么β延迟裂变的总概率最多为2
8 %,并且它的观察将需要产生比这个发现实验中更多的门捷列夫-244原子
除了阿尔法衰变的门捷列夫-244，研究人员还发现了短寿命裂变事件的信号，这些信号在数量、产生概率和半衰期方面具有意想不到的特征
它们的起源目前还不能准确地确定，事实上也不容易用门捷列夫-244区域同位素的产生和衰变的现有知识来解释
这促使后续研究获得更详细的数据，这将有助于进一步阐明奇数核的裂变过程
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