เมื่อสถานที่ท่องเที่ยวทางฟิสิกส์นิวเคลียร์ไป “เกาะแห่งความมั่นคง” ก็ฟังดูดีทีเดียว แต่เกาะนี้ไม่ได้อยู่ในทะเลแคริบเบียน มัลดีฟส์ หรือแม้แต่ฮาวาย มันอยู่ที่ขอบของตารางธาตุหนีธาตุ | ความเสถียรสัมพัทธ์ขององค์ประกอบคาเรน คาร์โล ดัดแปลงจากหุ่นของยูริ โอกาเนสเซียนการไปถึงเกาะแห่งนี้จะเป็นจุดสุดยอดของทศวรรษของการสังเคราะห์ธาตุเทียม ซึ่งหนักกว่ายูเรเนียม ( SN: 4/15/78, p. 236 ) นักวิจัยได้ผลักโปรตอนและนิวตรอนเข้าไปในนิวเคลียสอะตอมเดียวด้วยการทุบธาตุที่เล็กกว่าเข้าด้วยกัน ผลิตภัณฑ์ที่อัดแน่นซึ่งมีโปรตอนมากกว่า 110 ถึง 112 หรือมากกว่านั้นในแต่ละนิวเคลียส โดยทั่วไปเรียกว่าธาตุ “หนักยิ่งยวด”
โดยการศึกษานิวเคลียสที่มีน้ำหนักมาก
นักวิจัยสามารถเข้าใจถึงธรรมชาติของสสารได้ แต่องค์ประกอบที่มีน้ำหนักมากยิ่งยวดทั้งหมดที่สร้างขึ้นจนถึงตอนนี้นั้นไม่เสถียรมาก โดยทั่วไปแล้วจะสลายเป็นองค์ประกอบอื่นๆ ที่มีน้ำหนักเบากว่าภายในเสี้ยววินาที
ทฤษฎีแนะนำว่าหากนักฟิสิกส์สามารถยัดสิ่งของเข้าไปในนิวเคลียสในปริมาณที่เหมาะสม ธาตุที่เป็นผลลัพธ์ก็จะโดนจุดที่น่าสนใจ มันสามารถวิ่งเล่นบนเกาะแห่งความมั่นคงเป็นเวลาหลายวัน เดือน หรือปี
เมื่อมีการประกาศการสังเคราะห์ธาตุ 117 ในเดือนเมษายน นักวิทยาศาสตร์เฉลิมฉลองให้เป็นสัญญาณของการเข้าใกล้ชายฝั่งของเกาะมากขึ้น แต่ยังไม่ถึงแผ่นดินแห้ง “ผมจะบอกว่าเรากำลังเข้าใกล้เกาะ” Mark Stoyer นักนิวเคลียร์ฟิสิกส์จาก Lawrence Livermore National Laboratory ในแคลิฟอร์เนียกล่าว “เรายังต้องทำการสำรวจอีกมาก”
ยัดเยียดให้มากขึ้นใน
ภารกิจในการสร้างองค์ประกอบที่มีน้ำหนักมากต้องใช้เคมีถึงขีดจำกัด ในองค์ประกอบที่มีน้ำหนักเบากว่า โปรตอนและนิวตรอนจะเกาะติดกันเนื่องจากพลังที่น่าดึงดูดใจของแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง แต่เมื่อโปรตอนรวมตัวกันเป็นนิวเคลียสมากขึ้นเรื่อยๆ
แรงอย่างแรงก็เริ่มถูกแรงคูลอมบ์ครอบงำ ซึ่งทำให้อนุภาคที่มีประจุเดียวกันผลักกัน ภายในมิลลิวินาที
อะตอมที่มีน้ำหนักมากยิ่งยวดเริ่มคายอนุภาคแอลฟาออกมา ซึ่งทำจากโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองนิวตรอน และหลังจากนั้นไม่นานนิวเคลียสที่มีน้ำหนักมากยิ่งยวดจะเกิดการแยกตัวและแตกออกเป็นนิวเคลียสที่เบากว่าหลายนิวเคลียส
การเอาชนะแรงคูลอมบ์ที่น่ารังเกียจนั้นต้องใช้กลอุบายสองสามอย่าง ซึ่งรวมถึงการป้อนนิวตรอนเข้าไปในนิวเคลียสให้ได้มากที่สุด นิวตรอนเป็นกลางทางไฟฟ้าช่วยลดปริมาณของแรงผลักที่ผลักโปรตอนออกจากกัน
ทีมที่นำโดยรัสเซียซึ่งสร้างธาตุ 117 ใช้กลอุบายนี้ โดยเพิ่มพลังให้นิวเคลียสแคลเซียมด้วยนิวตรอนพิเศษ 8 นิวตรอน และกระแทกมันเข้ากับเบอร์คีเลียมซึ่งมีนิวตรอน 152 ตัว โปรตอน 20 ตัวในแคลเซียมและ 97 โปรตอนในเบอร์คีเลียมรวมกันเป็นองค์ประกอบที่มีโปรตอน 117 ตัว ทีมงานได้สร้างตัวแปรหรือไอโซโทปของธาตุใหม่ขึ้นมา 2 ชนิด ธาตุหนึ่งมีนิวตรอน 177 ตัวและอีกตัวหนึ่งมีนิวตรอน 176 ตัว ( SN: 4/24/10, p. 15 )
อีกวิธีหนึ่งในการทำให้ธาตุหนักยิ่งยวดเสถียรคือการใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าโปรตอนและนิวตรอนชอบจัดเรียงตัวเป็นชั้นเหมือนเปลือก เปลือกที่สมบูรณ์อย่างสมบูรณ์นั้นเสถียรเป็นพิเศษ และนิวเคลียสที่มีทั้งเปลือกโปรตอนและเปลือกนิวตรอนที่ถูกเติมนั้นเรียกว่า “เวทมนตร์ทวีคูณ”
แต่นักวิจัยไม่ทราบแน่ชัดว่าการรวมกันของโปรตอนและนิวตรอนชนิดใดที่อาจมีความเสถียรมากที่สุดในเปลือกเหล่านั้น Sigurd Hofmann นักฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งศูนย์วิจัย GSI ในเมืองดาร์มสตัดท์ ประเทศเยอรมนี กล่าว บางทฤษฎีทำนายว่าธาตุหนักยิ่งยวดที่เสถียรที่สุดจะมีโปรตอน 114 ตัวและนิวตรอน 184 ตัว; นักวิจัยสามารถสร้างธาตุที่มีโปรตอน 114 ตัว แต่พวกเขายังไม่ประสบความสำเร็จในการบรรจุด้วย 184 นิวตรอน รุ่นอื่นๆ แนะนำว่าโปรตอนหมายเลข 120 หรือ 126 หรือนิวตรอนหมายเลข 172 อาจเป็นตั๋ว
ปัจจัยเพิ่มเติมในความเสถียรขององค์ประกอบคือว่าไอโซโทปมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเป็นเลขคู่หรือเลขคี่ ด้วยเหตุผลที่ไม่เข้าใจอย่างชัดเจน การมีเลขคี่ทำให้กระบวนการสลายตัวช้าลง Hofmann กล่าวว่า นิวเคลียสที่มีโปรตอนเป็นจำนวนคี่บวกกับนิวตรอนเป็นจำนวนคี่ สามารถเกาะอยู่ได้นานกว่านิวเคลียสที่เป็นเลขคู่
ตัวอย่างเช่น ไอโซโทปของธาตุ 117 ที่มีนิวตรอน 176 ตัว ใช้เวลา 21 มิลลิวินาทีในการสลายตัวโดยการปล่อยอนุภาคแอลฟาไปยังธาตุ 115 ไอโซโทปที่มีนิวตรอน 177 ตัวติดอยู่รอบๆ นานกว่านั้น เป็นเวลา 112 มิลลิวินาที แม้ว่าความแตกต่างอาจดูไม่ค่อยดีนัก แต่สำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ต้องการความเสถียรนั้นถือว่ามีนัยสำคัญ
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
