تکنولوژی
پیشرفت چین در ایجاد ایزوتوپ پلوتونیوم می‌تواند به هدف ثبات هسته‌ای کمک کند
پژوهشگران مؤسسه فیزیک مدرن آکادمی علوم چین موفق به سنتز ایزوتوپ جدیدی از پلوتونیوم به نام پلوتونیوم-227 شدند. این ایزوتوپ به دلیل کمبود نوترونی منحصر به فرد است و کشف آن امکان بررسی عددهای جادویی در فیزیک هسته‌ای را فراهم می‌کند. ایزوتوپ پلوتونیوم-227 با استفاده از واکنش تبخیر همجوشی در مرکز تحقیقات یون سنگین در لانژو تولید شد. تحقیقات آینده بر روی مطالعه ایزوتوپ‌های سبک‌تر پلوتونیوم متمرکز خواهد بود.
پژوهشگران مؤسسه فیزیک مدرن (IMP) آکادمی علوم چین (CAS) موفق به سنتز ایزوتوپ جدیدی از پلوتونیوم به نام پلوتونیوم-227 شدند. این کشف بسیار مهم برای فیزیک هسته‌ای است، به ویژه در مورد عناصر ترانسیورانیوم که در جدول تناوبی بعد از اورانیوم قرار دارند. "پلوتونیوم-227 سی و نهمین ایزوتوپ جدیدی است که توسط IMP کشف شده و اولین ایزوتوپ پلوتونیوم است که توسط دانشمندان چینی کشف شده است،" پژوهشگران در یک بیانیه مطبوعاتی اعلام کردند.
ساخت پلوتونیوم-227
پلوتونیوم-227 منحصر به فرد است زیرا "یک ایزوتوپ پلوتونیوم بسیار کم نوترون است." برای ساخت این ایزوتوپ نادر، تیم پژوهشی به رهبری پروفسور گان زیگو از واکنش تبخیر همجوشی در تأسیسات تحقیقات یون سنگین در لانژو (HIRFL) استفاده کردند. آن‌ها از ابزار خاصی به نام جدامانده گاز پر شده که به عنوان طیف‌سنج برای ساختار اتم‌های سنگین و هسته‌ای (SHANS) شناخته می‌شود، برای جداسازی و شناسایی ایزوتوپ جدید از محصولات واکنش استفاده کردند. این تحقیقات بر اساس کار قبلی تیم بر روی ایزوتوپ‌های نپتونیوم ساخته شده است.
"ما حضور بسته شدن پوسته در ایزوتوپ‌های نپتونیوم را از طریق سری‌ای از آزمایش‌ها کشف کرده‌ایم،" گفت پروفسور زیگو. "با این حال، به دلیل عدم داده‌های تجربی، مقاومت این بسته شدن در ایزوتوپ‌های پلوتونیوم ناشناخته باقی می‌ماند."
تحقیق در مورد "عددهای جادویی"
کشف پلوتونیوم-227 بستری برای بررسی "عددهای جادویی" در فیزیک هسته‌ای فراهم می‌کند. این اعداد، شامل 2، 8، 20، 28، 50، 82، و 126، نشان‌دهنده برخی مقادیر پروتون‌ها و نوترون‌ها هستند که به یک هسته پایداری بیشتری می‌دهند.
به زبان ساده، مانند ساختن با بلوک‌ها است که در آن برخی ترکیبات ساختار پایدارتری ایجاد می‌کنند. "در مطالعات گذشته، تحلیل‌های سیستماتیک ضعف مداوم بسته شدن پوسته نوترونی 126 تا اورانیوم را نشان داده‌اند، که به این علت جذاب است که بررسی شود که آیا بسته شدن پوسته در ناحیه ترانسیورانیوم کاهش خواهد یافت یا نه," بیانیه مطبوعاتی گفت.
سنتز پلوتونیوم-227 راهی برای بررسی این سؤال و درک بهتر ثبات عناصر خارج از اورانیوم فراهم می‌کند.
اعتبارسنجی داده‌ها و تحقیقات آینده
تیم ابتدا نه زنجیره تجزیه پلوتونیوم-227 را برای اعتبارسنجی کشف ایزوتوپ جدید تحلیل کرد. "سپس پژوهشگران انرژی ذره 𝛼 و نیمه عمر پلوتونیوم-227 را به حدود 8191 کیلو الکترون‌ولت و 0.78 ثانیه اندازه‌گیری کردند،" بیانیه مطبوعاتی افزود.
یکی از روش‌های تجزیه پلوتونیوم-227 از طریق آزادسازی ذرات آلفا است که در اصل هسته‌های هلیم هستند که از دو پروتون و دو نوترون تشکیل شده‌اند. تیم به دقت انرژی این ذرات آلفا خروجی را اندازه‌گیری کرد و نیمه عمر ایزوتوپ را تعیین کرد، که زمان لازم برای تجزیه نیمی از اتم‌های پلوتونیوم-227 است.
"داده‌ها به خوبی در سیستماتیک‌های ایزوتوپ‌های شناخته شده پلوتونیوم جا می‌گیرند," محققان اظهار داشتند. این تقویت اطمینان تیم در سنتز موفقیت‌آمیز این ایزوتوپ جدید بود. دکتر یانگ هوابین، نویسنده اول تحقیق، بر جهت‌گیری آینده تحقیق خود تأکید کرد.
"پلوتونیوم-227 تازه کشف شده هنوز هفت نوترون با عدد جادویی 126 فاصله دارد. برای مطالعه مقاومت بسته شدن پوسته در پلوتونیوم، لازم است تحقیق درباره ایزوتوپ‌های سبک‌تر پلوتونیوم، از جمله پلوتونیوم-221 تا پلوتونیوم-226 ادامه یابد," هوابین نتیجه‌گیری کرد.
