Μόλις προστέθηκε μια νέα λεπτομέρεια στον «πυρηνικό περιοδικό πίνακα»

Για πρώτη φορά, μια ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου της Κολωνίας παρατήρησε τη διάσπαση σύλληψης ηλεκτρονίου του τεχνήτιου-98, ενός ισοτόπου του χημικού στοιχείου τεχνήτιο (Tc). Η σύλληψη ηλεκτρονίου είναι μια διαδικασία κατά την οποία ο πυρήνας ενός ατόμου «συλλαμβάνει» ένα ηλεκτρόνιο από το εσωτερικό του κέλυφος· το ηλεκτρόνιο ενώνεται με ένα πρωτόνιο και σχηματίζει ένα νετρόνιο, μετατρέποντας έτσι το στοιχείο σε ένα άλλο.

Με αυτόν τον τρόπο, η ομάδα του Τμήματος Πυρηνικής Χημείας επιβεβαίωσε μια θεωρητική υπόθεση που είχε γίνει δεκτή εδώ και δεκαετίες.

Η αποκάλυψη ενός σπάνιου μηχανισμού διάσπασης

Τα αποτελέσματα συμβάλλουν σε μια πιο ολοκληρωμένη κατανόηση των διαδικασιών διάσπασης του τεχνήτιου και επεκτείνουν τον λεγόμενο πίνακα των νουκλιδίων – τον «πυρηνικό περιοδικό πίνακα». Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physical Review C με τίτλο «Electron-capture decay of 98Tc».

Ήδη από τη δεκαετία του 1990, οι επιστήμονες υπέθεταν ότι το τεχνήτιο-98 μπορούσε να διασπαστεί με σύλληψη ηλεκτρονίου, αλλά δεν υπήρχε πειραματική απόδειξη, καθώς το ισότοπο υπάρχει μόνο σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες. Για τη συγκεκριμένη μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν περίπου τρία γραμμάρια τεχνήτιου-99, το οποίο περιείχε ελάχιστα ίχνη του σπάνιου τεχνήτιου-98 (περίπου 0,06 μικρογραμμάρια).

Η ανίχνευση 40.000 διασπάσεων

Στον σταθμό μέτρησης Clover του Ινστιτούτου Πυρηνικής Φυσικής, όπου ανιχνεύονται χαρακτηριστικές ακτίνες γάμμα, καταγράφηκαν περίπου 40.000 διασπάσεις σύλληψης ηλεκτρονίου μέσα σε 17 ημέρες. Αυτό το εντυπωσιακό επίτευγμα κατέστη δυνατό χάρη σε ένα ειδικά σχεδιασμένο μόλυβδο περίβλημα, το οποίο σχεδόν εξάλειψε την έντονη ακτινοβολία του τεχνήτιου-99, επιτρέποντας στους ερευνητές να ανιχνεύσουν το εξαιρετικά σπάνιο σήμα του τεχνήτιου-98.

Από το τεχνήτιο στο ρουθήνιο και το μολυβδαίνιο

Οι μετρήσεις έδειξαν ότι το τεχνήτιο-98 διασπάται κυρίως προς το ισότοπο ρουθήνιο-98, ενώ περίπου στο 0,3% των περιπτώσεων μετατρέπεται σε μολυβδαίνιο-98 μέσω της διαδικασίας σύλληψης ηλεκτρονίου.

«Για εμάς, αυτό αποτελεί μια μικρή αλλά σημαντική συμβολή στη βαθύτερη κατανόηση της πυρηνικής φυσικής», δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας PD Dr. Erik Strub από το Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου της Κολωνίας. «Τέτοιες ακριβείς αποδείξεις μας βοηθούν να κατανοήσουμε καλύτερα τη σταθερότητα και τη δομή των ατομικών πυρήνων και να ολοκληρώσουμε σταδιακά τον πίνακα των νουκλιδίων κομμάτι προς κομμάτι».

Ένα ακόμη βήμα προς την ολοκλήρωση του πυρηνικού χάρτη

Η μελέτη διευρύνει τη θεμελιώδη κατανόηση των διαδικασιών ραδιενεργού διάσπασης. Στο μέλλον, η ομάδα σκοπεύει να εξετάσει παρόμοιες σπάνιες διασπάσεις σε γειτονικά νουκλίδια, ώστε να αποκαλύψει συστηματικά πρότυπα στον πυρηνικό πίνακα. Στην επόμενη έκδοσή του, ένα νέο κόκκινο τετράγωνο θα προστεθεί στο πεδίο του τεχνήτιου-98 – συμβολίζοντας την νεοεπιβεβαιωμένη πορεία διάσπασης.