FoodPro Preloader

Hvor mange nøytroner og protoner kan komme sammen? Kanskje 7000


Forskere har lenge lurt på om det er en grense for antall protoner og nøytroner som kan klynge sammen for å danne kjernen til et atom. En ny studie kommer nærmere enn noensinne for å finne svaret ved å anslå det totale antallet kjernevarianter som kan eksistere. Periodisk tabell med elementer inneholder 118 kjente atomerart, og hver av disse finnes (enten naturlig eller syntetisk) i flere versjoner med forskjellige antall nøytroner, noe som gir opp til totalt 3000 forskjellige atomkjerner. Etter

Forskere har lenge lurt på om det er en grense for antall protoner og nøytroner som kan klynge sammen for å danne kjernen til et atom. En ny studie kommer nærmere enn noensinne for å finne svaret ved å anslå det totale antallet kjernevarianter som kan eksistere.

Periodisk tabell med elementer inneholder 118 kjente atomerart, og hver av disse finnes (enten naturlig eller syntetisk) i flere versjoner med forskjellige antall nøytroner, noe som gir opp til totalt 3000 forskjellige atomkjerner. Etter hvert som teknologien har forbedret seg gjennom årene, har fysikere bygget tyngre og tyngre atomer - element 117 ble opprettet bare i fjor, og forskere er varme på 119-stien. Nye prosjekter er i verkene for å legge til og trekke nøytroner til kjente elementer til skape stadig flere eksotiske variasjoner, kjent som isotoper.

Men hvor slutter det?

I et papir som ble publisert i morgendagens (28. juni) utgave av tidsskriftet Nature, rapporterer forskere at omtrent 6 900 nuklider (variasjoner av atomkjerner), pluss eller minus 500, burde være mulige.

Nukleær binding

"Utover 7.000 snakker vi om nuklider hvis livstider kan være så korte at de ikke kan danne seg, " sa forskerholdsmedlem Witold Nazarewicz fra University of Tennessee, Oak Ridge National Laboratory i Tennessee og Warszawa universitet i Polen. "Systemet ville forfall umiddelbart."

Selv innenfor de 7000 ville det store flertallet være ustabilt, og varer bare en liten brøkdel av et sekund. Av de 3000 kjente nuklider er bare 288 stabile.

Atomer er begrenset i antall protoner de kan inneholde, fordi hver proton er positivt ladet, og fordi "liker å stryke som", vil de skyve hverandre unna. Selv nøytroner, som ikke koster, er litt avstøtende mot hverandre. En mystisk kraft kalt den sterke samspillet, som er omtrent 100 ganger sterkere enn elektromagnetisme, er det som binder protoner og nøytroner sammen i kjerner.

"Naturen eller den eksakte formen av sterk kraft, spesielt i tyngre kjerne, er fortsatt et emne for svært intens eksperimentell og teoretisk forskning, " sa Nazarewicz til LiveScience.

For å skape det nye estimatet, undersøkte Nazarewicz og hans kolleger, ledet av Jochen Erler ved University of Tennessee og Oak Ridge, hva som kalles dryppelinjen, en teoretisk grense på antall nøytroner som kan kombineres med et gitt antall protoner til danner en kjerne. (Tanken er at hvis flere nøytroner blir lagt ut over denne linjen, vil de "dryppe" eller falle ut fra kjernen.)

For å plotte ut dryppslinjen, ekstrapolerte forskerne fra de beste tilgjengelige modellene av nukleare interaksjoner i tunge kjerner. Ved å inkludere ulike modeller, var forskerne i stand til å estimere de første pålitelige feilstavene på sine spådommer, og viser hvor nøyaktig estimatet er.

"Dette er den første studien som virkelig ga en feillinje og viste hva som er den beste teoretiske gjetningen for denne grensen, " sa Nazarewicz. "Det er ikke nok at du oppgir et tall. Du må oppgi et tall med [et anslag på] usikkerheten."

Supernovaer og nøytronstjerner

Det nye estimatet er ikke bare en teoretisk mengde - tallet representerer alle mulige arter som kan opprettes i astrofysiske fenomener, som supernovaeksplosjoner eller neutronstjernefusjoner.

I disse ekstreme situasjonene opprettes et overskudd av nøytroner, og mange av disse nøytronene kan fanges av atomkjerner, og skaper nye nuklider. Ofte vil en prosess som kalles beta forfall forekomme, hvor et nøytron blir til et proton ved å frigjøre både en elektron og en minuskulær partikkel kalt neutrino. Dette gjør det mulig å skape ikke bare tyngre isotoper av eksisterende elementer, men nye, tyngre elementer med flere protoner per atom. Faktisk ble de fleste av elementene tyngre enn jern funnet i universet skapt i supernovaer.

Lagets funn kan legges til praktisk bruk når et nytt anlegg kalt Facility for Rare Isotope Beams åpner rundt 2020 ved Michigan State University. Prosjektet er utformet for å syntetisere mange av de radioaktive, svakt bundne kjernene som har blitt spådd, men aldri sett, for å kartlegge ut noen av de uutforskede områdene i kjernefysisk landskap.

Forskere håper FRIB vil kunne lage nye elementer - det vil si kjerne med mer enn 118 protoner - i tillegg til nye isotoper av de kjente elementene.

"Hvor mange nye elementer kan vi lage? Vi vet ikke, " sa Nazarewicz.

Følg Clara Moskowitz på Twitter @ ClaraMoskowitz eller LiveScience @livescience . Vi er også på Facebook og Google+ .

  • Wacky Physics: Den kuleste lille partikler i naturen
  • Tiny Grandeur: Stunning Photos of the Very Small
  • Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Findings

Copyright 2012 LiveScience, et TechMediaNetwork-selskap. Alle rettigheter reservert. Dette materialet kan ikke bli publisert, kringkastet, omskrevet eller omfordelt. ]]>

Luftpistoler brukt i offshore oljeutforskning kan drepe liten marine livRotte Studie Gnister Furor Over Genetically Modified FoodsHar det opprinnelige FN-klimamålet blitt glemt?En smut over: Usunn sot i luften kan også fremme global oppvarmingPine Bark Beetles klar for nye angrep på Canadas Boreal ForestsLøpet er på å beskytte millioner av mennesker fra flomDatamaskiner ville aldri ha funnet "Alien Superstructure" Star - det er nødvendig borgervitenskapGene-Modified Tomater Churn Out Sunn Næringsstoffer