Rzadki izotop niklu-48 rozpada się, emitując dwa protony - odkryli fizycy z Uniwersytetu Warszawskiego. Obserwacje umożliwił nowatorski detektor, zbudowany w Warszawie - poinformował PAP we wtorek Wydział Fizyki UW.
Rozpad dwuprotonowy - nowy rodzaj promieniotwórczości, użyteczny w badaniach budowy jąder atomów, odkrył trzy lata temu także zespół z UW. Zaobserwowali oni wtedy, że takiemu niezwykłemu rozpadowi ulega żelazo-45.
"Możliwość badania tak rzadkich rozpadów, które ujawniają bogate informacje o budowie wewnętrznej jąder ma bardzo duże znaczenie poznawcze. Może pozwolić na zweryfikowanie hipotez i modeli opisujących ten nadal bardzo trudny do poznania obszar materii, z której zbudowany jest otaczający nas świat i my sami" - podkreśla główny koordynator badań prof. Marek Pfuetzner z Zakładu Spektroskopii Jądrowej Instytutu Fizyki Doświadczalnej Wydziału Fizyki UW.
"Jednoczesna emisja dwóch protonów jest zjawiskiem bardzo rzadkim - dotychczas zaobserwowano ją tylko w przypadku trzech innych (oprócz niklu-48 - PAP) jąder atomowych: magnezu-19, cynku-54 i żelaza-45" - dodaje współautor eksperymentu dr hab. Zenon Janas.
Izotopy to odmiany pierwiastków chemicznych, które łączy ta sama liczba protonów w jądrze, a różni liczba neutronów. Obydwie wartości zsumowane stanowią liczbę masową. Nikiel ma 28 protonów w jądrze i tworzy co najmniej 30 różnych izotopów, w tym pięć stabilnych, np. nikiel-58. Odmiany niklu o najbardziej zaburzonej równowadze między ilością protonów i neutronów są niestabilne i szybko się rozpadają przechodząc w jądra innych pierwiastków. Z tego powodu ciężko je otrzymać, a jeszcze trudniej badać.
Uczeni z UW podjęli badania niklu-48, będącego bardzo szczególnym izotopem. W jego jądrze jest 28 protonów i tylko 20 neutronów. To jądro o największym niedoborze neutronów, jakie kiedykolwiek badano. Taki izotop "żyje" zaledwie 2 tysięczne sekundy, po czym się rozpada. Badania polskich naukowców z FUW ujawniły, że najczęstszym sposobem takiego rozpadu dla niklu-48 jest emisja dwóch protonów. Artykuł na ten temat ukaże się niebawem w czasopiśmie "Physical Review C".
Uwolnione z jądra protony niosą informację o jego budowie wewnętrznej. Aby ją poznać, bada się zachowanie wyemitowanych przez ną cząstek. Do tego potrzebne jest odpowiednie urządzenie. "Używane wcześniej detektory rejestrowały sygnały elektroniczne, w których cała informacja o wzajemnej korelacji dwóch protonów była tracona" - wyjaśnia prof. Pftzner. Fizycy z UW skonstruowali więc własny detektor. Jest to skrzynka wypełniona gazem (mieszanką helu, argonu i azotu), do której wstrzeliwane są jony (czyli pozbawione elektronów jądra) badanych pierwiastków. Przemieszczające się we wnętrzu skrzynki naładowane elektrycznie cząstki powodują świecenie gazu, pozostawiając w nim wyraźne ślady. Odpowiednio szybka kamera jest w stanie zrobić zdjęcie tych śladów, dzięki czemu widać jakim torem rozbiegły się cząstki, wyemitowane w trakcie rozpadu.
Nowatorski detektor zbudowano w Warszawie według projektu prof. Wojciecha Dominika z Zakładu Cząstek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD FUW. Eksperyment z użyciem polskiego detektora został przeprowadzony w Stanach Zjednoczonych w National Superconducting Cyclotron Laboratory w stanie Michigan przy współpracy University of Tennessee oraz Oak Ridge National Laboratory, gdzie możliwe było wytworzenie atomów niklu-48. Do obserwacji rozpadu posłużył zabrany z Warszawy nowatorski detektor.
Urszula Rybicka (PAP)
ula/ tot/
(Więcej w Serwisie Naukowym PAP - www.nauka.pap.pl/demo)
