Emise protonu ze zvláštně tvarovaného jádra izotopu lutecia zlomila rekord  
Při radioaktivní přeměně obvykle vzniká záření alfa, beta nebo gama. Jsou ale i další možnosti. Vzácným typem radioaktivity je emise protonu. Některé umělé izotopy mohou vyzářit jediný proton. Ve finské laboratoři Accelerator Laboratory na University of Jyväskylä vyrobili izotop lutecia-149 s bizarně tvarovaným jádrem, který si při emisi protonu připsal hned několik rekordů.
Emise protonu u izotopu lutecia-149. Kredit: University of Jyväskylä.
Emise protonu u izotopu lutecia-149. Kredit: University of Jyväskylä.

Emise protonu nebo též protonová radioaktivita představuje vzácný typ radioaktivní přeměny, při které je z jádra atomu vyzářen proton. Nevyskytuje se u přirozených radionuklidů, pouze u umělých, které lze připravit jadernými reakcemi. Poprvé byla emise protonu pozorována v kobaltu-53 v roce 1969, pak až v roce 1981 u lutecia-151 a thulia-147. Postupně byl tento proces objeven u řady dalších izotopů.

 

Mezinárodní tým fyziků, který pracoval ve finské laboratoři Accelerator Laboratory na University of Jyväskylä, vytvořil izotop lutecia-149, jehož exoticky zploštělé jádro tvarem připomíná dýni. S tímto izotopem dosáhli rekordu a naměřili mu nejkratší známý poločas rozpadu pro izotopy schopné emitovat proton v základním stavu. Badatelé pozorovali celkem 14 bleskurychlých rozpadů tohoto izotopu a odvodili z nich, že jejich poločas rozpadu je zhruba 450 nanosekund.

 

„Dýňové“ jádro lutecia-149 je rovněž rekordem samo o sobě. Mezi známými izotopy emitujícími proton je nejvíce zploštělé. V experimentu padl i třetí rekord, protože emitovaný proton v pozorovaných emisích měl energii kolem 1,9 MeV, což je doposud nejvyšší energie, pozorovaná při emisi protonu u atomu v základním stavu. Když vědci porovnali pozorovanou energii emitovaného protonu s dříve vytvořenými modely, ukázalo se, že tyto modely pozorovanou energii u lutecia-149 podceňovaly.

 

Zařízení MARA. Kredit: University of Jyväskylä.
Zařízení MARA. Kredit: University of Jyväskylä.

Jak vyrobit takový výjimečný izotop lutecia? Lutecium-149 má 71 protonů a 78 neutronů, přičemž se po zmíněné emisi protonu přemění na izotop ytterbia-148. Vědci vytvořili lutecium-149 tak, že ostřelovali jádry niklu-58 terč v podobě tenké vrstvy ruthenia-96. Izolaci jader, o které šlo, zařídilo zařízení Mass Analyzing Recoil Apparatus (MARA). Badatelé chtějí v budoucnu více prostudovat zvláštní tvar jádra lutecia-149 s pomocí pozorování emitovaného gama záření. Bude to ale velmi náročné. Značně obtížné budou i zamýšlené pokusy vytvořit a studovat izotop lutecia-148, který by mohl mít delší poločas rozpadu než lutecium-149.

 

Logo. Kredit: University of Jyväskylä.
Logo. Kredit: University of Jyväskylä.

Proč věnovat tolik úsilí pozorování rozpadů a emisí bizarních umělých izotopů? Výzkumy tohoto druhu poskytují spoustu zajímavých údajů o atomových jádrech a o protonech s neutrony, které je vytvářejí. Běžněji se zkoumá podobný rozpad alfa, při které dochází k emisi částice alfa, tedy jádra helia, tvořeného dvěma protony a dvěma neutrony. Emise protonu ale zahrnuje jediný proton, což fyzikům nabízí jiný, řekněme přímočařejší úhel pohledu.

 

Literatura

Physics World 4. 4. 2022.

Physical Review Letters 128: 112501.

Datum: 06.04.2022
Tisk článku

Související články:

Na Zemi máme čerstvý popel ze supernov     Autor: Stanislav Mihulka (08.04.2016)
Je podivná hvězda reálným ostrovem stability supertěžkých prvků?     Autor: Stanislav Mihulka (26.03.2017)
V Číně vytvořili nejlehčí známý izotop uranu a alfa zářič uran-214     Autor: Stanislav Mihulka (03.05.2021)



Diskuze:

Raz tuná v jednej diskusii

Vladimír Bzdušek,2022-04-07 15:27:50

ma zopsuli za to, že som si dovolil zapochybovať o presne guľovitom tvare jadra He4 s jeho presne udaným priemerom. Prečo by som mal terazky uveriť tomu, že toto čudo má tvar dyne?

Odpovědět


Re: Raz tuná v jednej diskusii

Pavel K2,2022-04-07 19:59:31

Bo terazky to spočítali neadiabatickými kvazičásticovými výpočty. Pomůže to? :-)

Odpovědět


Re: Re: Raz tuná v jednej diskusii

Vladimír Bzdušek,2022-04-07 21:17:05

Ten kvázivýpočet tvaru platí pre kvázistatický alebo kvázidynamický stav jadra? Aj jadro uránu U235 sa pri štiepení začne tváriť inak než guľato, nie? Ustáli sa vôbec tvar toho jadra pri jeho poločase rozpadu 450 ns? A ak sa ustáli, (lebo veď 450ns je v mikrosvete celá večnosť!), tak sa ustáli v tom dyňotvare?

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace