Учёные открыли и синтезировали совершенно новый изотоп высокорадиоактивного элемента урана. Однако он может просуществовать всего 40 минут, после чего распадается на другие элементы.
Новый изотоп, уран-241, имеет 92 протона (как и все изотопы урана) и 149 нейтронов, что делает его первым новым богатым нейтронами изотопом урана, открытым с 1979 года. И хотя атомы данного элемента всегда имеют одинаковое количество протонов, разные изотопы или версии этих элементов могут содержать разное количество нейтронов в своих ядрах. Чтобы быть признанным нейтронно-богатым, изотоп должен содержать больше нейтронов, чем обычно присуще этому элементу.
Уран относится к классу элементов периодической системы, известных как «актиниды», которые имеют число протонов, которое колеблется от 89 до 103. Все актиниды радиоактивны, но уран является одним из четырёх наиболее радиоактивных элементов, наряду с радием, полонием и торием.
«Мы измерили массы 19 различных изотопов актинидов с высокой точностью до одной части на миллион, включая открытие и идентификацию нового изотопа урана, — рассказал Тоситака Нивасэ (Toshitaka Niwase), исследователь в Центре ядерных наук Уако Исследовательской организации по ускорителям высоких энергий (KEK) в Японии. — Это первое новое открытие богатого нейтронами изотопа урана за более чем 40 лет.»
Нивасэ является ведущим автором исследования нового изотопа урана, которое было опубликовано 31 марта в журнале Physical Review Letters.
Изотопы могут быть стабильными, то есть они сохраняют свою атомную конфигурацию, или нестабильными, что означает их распад и превращение в другие элементы путём получения или сброса протонов. Скорость распада измеряется полураспадом изотопа, то есть временем, за которое половина материала распадется на другие элементы. После двух полураспадов остаётся четверть материала; после трёх — восьмая часть и так далее.
По словам Нивасэ, команда ещё не измерила период полураспада урана-241, но, по теоретическим оценкам, он составляет около 40 минут. Это несколько мало для периода полураспада. (Для справки: период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет, период полураспада очень нестабильного изотопа технеция-99m — шесть часов, а период полураспада франция-223 — 22 минуты. Самый быстрораспадающийся изотоп, водород-7 наполовину распадается всего за 1.0 × 10-23 секунды.)
Нивасэ и его коллеги создали уран-241, запустив образец урана-238 на ядрах платины-198 на японском ускорителе RIKEN. Затем два изотопа обменялись нейтронами и протонами — явление, называемое «многонуклонным переносом».
После команда измерила массу созданных изотопов, наблюдая за временем, которое потребовалось полученным ядрам, чтобы пройти определённое расстояние через среду. В ходе эксперимента также было получено 18 новых изотопов, каждый из которых содержал от 143 до 150 нейтронов.
Нивасэ признал, что уран-241, вероятно, не имеет большого количества полезных практических или научных применений, поскольку этот изотоп создаётся в чрезвычайно малых количествах.
