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新的稀有同位素已被發(fā)現(xiàn)


《物理評論快報》7月11日發(fā)表論文稱：來自美國密歇根州立大學和日本仁科中心（RIKEN）的研究人員發(fā)現(xiàn)了磷、硫、氯、氬、鉀、鈧，和鈣的八種新的稀有同位素，其中鈣同位素最為重要。這些是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最重的同位素。

同位素是自然界中不同形式的元素。每個元素的同位素包含相同數(shù)量的質(zhì)子，但是中子數(shù)量不同。

元素中的中子越多，它就越“重”。元素中最重的同位素代表了原子核能容納多少中子的極限。同樣，同一元素的同位素具有不同的物理性質(zhì)�！胺�(wěn)定”的同位素可以永遠存在，而一些重同位素可能只能存活幾秒鐘。有些同位素甚至可能只是理論上存在。最近在RIKEN放射性同位素光束實驗室(RIBF)合成的最短壽命同位素是鈣-59和鈣-60，它們現(xiàn)在是科學界所知的含中子最多的鈣同位素。鈣60的原子核有20個質(zhì)子和40個中子。這比最穩(wěn)定的鈣同位素，鈣-48，多了12個中子。鈣48需幾萬兆年才會分解，相當于宇宙年齡的40萬億倍。然而，鈣-60的壽命只有千分之一秒。

Oleg Tarasov是MSU國家超導回旋加速器實驗室(NSCL)的物理學家，也是這項實驗的發(fā)言人。他解釋說，證明一個元素是否存在某種同位素可以促進科學家對核力的理解。這也是長期以來科學家在核科學領域的探索方向。

“在原子的核心，質(zhì)子和中子被核力結合在一起，形成原子核。科學家們致力于研究在自然界中可以存在什么質(zhì)子和中子的組合，即使它只是短暫的瞬間�！� Tarasov說道。

馬里蘭大學物理學教授、NSCL首席科學家Alexandra Gade對核模型更感興趣。在某種程度上，核模型描繪了不同分辨率下原子核的圖像。Gade 說：“一些模型預測20個質(zhì)子和40個中子將不能結合在一起形成Ca-60。鈣60的發(fā)現(xiàn)將促使理論家們在他們的模型中找出缺失的部分�！�

而許多模型并沒有預測到另外兩種硫和氯的新同位素，S-49和Cl-52。

創(chuàng)造和識別稀有的同位素是核物理版本的“大海撈針”。為了合成這些新的同位素，研究人員將一束強烈的鋅粒子加速到鈹塊上。在碰撞產(chǎn)生的碎片中，極有可能形成某一種罕見的同位素，如鈣60。發(fā)現(xiàn)鈣-59和鈣-60的強烈鋅束是由RIBF提供的。RIBF目前擁有世界上最強大的加速器設施。

在未來，密歇根州立大學的稀有同位素束(FRIB)設施將使科學家能夠制造出更重的鈣同位素——鈣-68，甚至是鈣-70。


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