Για πρώτη φορά εδώ και σχεδόν 30 χρόνια, μετρήθηκε ο βαρύτερος πυρήνας που υφίσταται αποσύνθεση μέσω εκπομπής πρωτονίου. Η προηγούμενη αντίστοιχη ανακάλυψη είχε επιτευχθεί το 1996.
Η ραδιενεργός αποσύνθεση ατομικών πυρήνων αποτελεί ακρογωνιαίο λίθο της πυρηνικής φυσικής από τα πρώτα στάδια της έρευνας στον τομέα αυτό. Τώρα, ο βαρύτερος πυρήνας που αποσυντίθεται μέσω εκπομπής πρωτονίου μετρήθηκε στο Εργαστήριο Επιταχυντών του Πανεπιστημίου του Γιβασκύλα στη Φινλανδία. Το άρθρο της έρευνας γράφτηκε στο πλαίσιο διεθνούς επιστημονικής συνεργασίας που περιλάμβανε ειδικούς στην θεωρητική πυρηνική φυσική και δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications στις 29 Μαΐου 2025.
«Η εκπομπή πρωτονίου είναι μια σπάνια μορφή ραδιενεργού αποσύνθεσης, κατά την οποία ο πυρήνας εκπέμπει ένα πρωτόνιο για να κάνει ένα βήμα προς τη σταθερότητα», εξηγεί η υποψήφια διδάκτωρ Henna Kokkonen από το Πανεπιστήμιο του Γιβασκύλα.
Η μελέτη εξωτικών πυρήνων είναι δύσκολη, αλλά όχι αδύνατη
Ο νέος πυρήνας είναι μέχρι στιγμής το ελαφρύτερο γνωστό ισότοπο του αστατίνιου, το 188At, το οποίο αποτελείται από 85 πρωτόνια και 103 νετρόνια. Πυρήνες αυτού του είδους χαρακτηρίζονται ως εξωτικοί και είναι εξαιρετικά δύσκολο να μελετηθούν, λόγω της μικρής διάρκειας ζωής τους και των χαμηλών διατομών παραγωγής, συνεπώς απαιτούνται ακριβείς τεχνικές.
«Ο πυρήνας παρήχθη μέσω αντίδρασης σύντηξης-εξάτμισης, ακτινοβολώντας στόχο φυσικού αργύρου με δέσμη ιόντων 84Sr», αναφέρει ο επιστημονικός συνεργάτης Kalle Auranen από το ίδιο πανεπιστήμιο. «Το νέο ισότοπο ταυτοποιήθηκε μέσω του ανιχνευτικού συστήματος του διαχωριστή RITU».
Νέα ευρήματα για βαρείς πυρήνες
Πέρα από τα πειραματικά αποτελέσματα, η μελέτη επέκτεινε ένα θεωρητικό μοντέλο ώστε να ερμηνεύσει τα δεδομένα που μετρήθηκαν. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, ο πυρήνας έχει έντονα επιμηκυμένο σχήμα – κάτι σαν καρπούζι.
«Οι ιδιότητες του πυρήνα υποδεικνύουν αλλαγή τάσης στην ενέργεια που συγκρατεί το εξωτερικό πρωτόνιο», λέει η Kokkonen. «Αυτό ενδέχεται να οφείλεται σε μια αλληλεπίδραση που δεν έχει παρατηρηθεί ξανά σε βαρείς πυρήνες».
Δεύτερη ανακάλυψη για την Kokkonen
Η μελέτη αποτελεί μέρος της διδακτορικής διατριβής της Kokkonen και είναι άμεση επιστημονική συνέχεια της διπλωματικής της εργασίας, κατά την οποία ανακάλυψε ένα νέο τύπο ατομικού πυρήνα, το 190-αστατίνιο. Το άρθρο της διπλωματικής δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review C το 2023.
«Οι ανακαλύψεις ισοτόπων είναι σπάνιες παγκοσμίως και αυτή είναι η δεύτερη φορά που είχα την ευκαιρία να συμμετάσχω στη συγγραφή ιστορίας», δηλώνει η Kokkonen.
«Κάθε πείραμα είναι πρόκληση και είναι υπέροχο να κάνεις έρευνα που βελτιώνει την κατανόηση των ορίων της ύλης και της δομής των ατομικών πυρήνων».
Πληροφορίες
Henna Kokkonen et al, New proton emitter 188At implies an interaction unprecedented in heavy nuclei, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60259-6
Journal information: Nature Communications , Physical Review C
Provided by University of Jyväskylä
