客觀日本

KEK和理研等首次成功測量超重元素的精確質量,有望確定新元素的原子序

2021年10月29日 化學材料

日本高能加速器研究機構(KEK)基本粒子原子核研究所和光原子核科學中心、理化學研究所(理研)仁科加速器科學研究中心及九州大學等組成的國際聯合研究團隊,利用理研的重離子加速器設施「RI Beam Factory(RIBF)」中的充氣式反跳核分離器(GARIS-Ⅱ)和多反射型飛行時間測量質譜儀(MRTOF),成功地精確測量出了原子序爲105的超重元素Db同位素257Db的質量。

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超重元素同位素的質量量測裝置(供圖:高能加速器研究機構(KEK))

原子序(=質子數)較大的超重元素因帶正電的質子之間存在很大的排斥力而不穩定,測量質量是明確其爲何能夠存在的關鍵。實驗利用以發現鉨而聞名的理研GARIS-Ⅱ以及研究團隊開發的超重元素質量量測裝置(SHE-MASS-Ⅱ)進行。尤其是新開發的αTOF偵檢器,可以同時檢測質量訊號和α射線,因此準確地測定了一天只能檢測出兩個的超重元素。

257Db的質量爲257.10742(25)u,這是以高達100萬分之1的相對精度確定的。另外還推導出其結合能爲1892.1(2)MeV。

此次的研究成果是瞭解超重元素爲何存在的第一步,今後還預定對鉨和鏌的同位素進行質量測量,更重的超重元素的原子序也有望準確測定。另外,此前只能檢測壽命較短並連續發生α放射衰變的超重元素同位素,而此次的成果證明,只要能辨別出背景,精確的質量測量將成爲新的檢測和識別方法。

KEK和光原子核科學中心的和田道治教授表示:「爲了闡明超重元素爲何能存在這個根本性課題,我們正透過可能的同位素對錶示原子核結合強度的指標——質量進行全面測量。此次的Db同位素測量是朝着這個方向邁出的第一步。今後打算測量更多超重元素的質量,在闡明其存在理由的同時,還將挑戰開發可靠的新元素識別法。」

原文:《科學新聞》
翻譯編輯:JST客觀日本編輯部