Fińscy naukowcy stworzyli dziwne jądro znikające o rekordowej żywotności. To lutet-149

Fińscy fizycy stworzyli jądro atomowe w kształcie dyni, które ma najkrótszy okres połowicznego rozpadu spośród wszystkich znanych pierwiastków w stanie podstawowym. Lutet-149, bo o nim mowa, jest także najbardziej zdeformowanym emiterem protonów zaobserwowanym do tej pory. Do czego może się przydać?
Wizja artystyczna lutetu-149
Wizja artystyczna lutetu-149

Badania rozpadów promieniotwórczych dostarczają naukowcom wielu informacji o tym, jak protony i neutrony łączą się ze sobą. Od ponad wieku badają rozpady alfa, polegające na emisji jąder helu-4. Wiążą się one jedna z pewnymi komplikacjami: fizycy muszą zrozumieć zarówno, dlaczego cząstki alfa powstają jądrze, jak i dlaczego są emitowane.

Z kolei emisja protonów jest rzadsza niż rozpad alfa i dotyczy tylko jednego nukleonu (wspólna nazwa protonów i neutronów), więc jest mniej skomplikowanym sposobem zajrzenia do wnętrza jądra. Pierwsze jądro emitujące proton zostało zauważone w latach 70. ubiegłego wieku, ale dopiero w 1982 r. zaobserwowano pierwszą emisję protonu z jądra w stanie podstawowym. Był to lutet-151, pierwiastek o najbardziej znanej deformacji jądra ze wszystkich znanych. Kształtem przypominał zgniecioną kulę lub dynię.

Czytaj też: Atomy oglądane w rekordowej rozdzielczości

Teraz zespół fizyków z Uniwersytetu Jyväskylä jako pierwszy stworzył i zbadał jeszcze bardziej spłaszczone jądro – lutet-149. Ma ono 71 protonów i 78 neutronów, a przez emisję protonu rozpada się na iterb-148.

Naukowcy zaobserwowali w detektorze 14 przypadków szybkiego zaniku, co odpowiada okresowi połowicznego rozpadu lutetu-149 wynoszącemu ok. 450 ns. Wykryte protony miały energię ok. 1,9 MeV, co oznacza, że lutet-149 ma najwyższą zmierzoną energię rozpadu protonu w stanie podstawowym ze wszystkich znanych pierwiastków. Uczeni porównali swoje pomiary z kilkoma modelami przewidującymi masy jąder w stanie podstawowym. Mają one tendencję do niedoszacowania energii rozpadu protonu.

Wyniki badań opublikowane w Physical Reivew Letters sugerują, że wyjątkowo zniekształcone jądro lutetu-149 można dalej badać pod kątem emisji promieniowania gamma. Fizycy chcą pójść krok dalej, tworząc i badając lutet-148, który może mieć dłuższą żywotność niż lutet-149.