To wyjątkowe odkrycie, bowiem jest to pierwsze tego typu odkrycie od niemal trzydziestu lat. Mało tego, jest to najcięższe znane jądro atomowe, które rozpada się poprzez emisję protonu. Za osiągnięcie odpowiada naukowczyni z Uniwersytetu w Jyväskylä w Finlandii. Wyniki badań opublikowano 29 maja 2025 roku na łamach czasopisma Nature Communications.
Nowo odkryty izotop to 188At — egzotyczna odmiana astatu, składająca się z 85 protonów i 103 neutronów. Jest to z jednej strony najcięższe jądro atomowe, jakie kiedykolwiek zaobserwowano w trakcie emisji protonu, a z drugiej strony najlżejszy znany izotop astatu. Emisja protonu to niezwykle rzadki, ale kluczowy dla fizyki jądrowej typ rozpadu promieniotwórczego. Niestabilne jądro pozbywa się pojedynczego protonu, próbując osiągnąć bardziej stabilną konfigurację energetyczną. Wcześniej zjawisko to zaobserwowano w jądrze bizmutu (185Bi), odkrytym w 1996 roku i aż do teraz pozostawało ono rekordzistą pod względem masy wśród znanych emiterów protonów.
Czytaj także: Polacy zrobili zdjęcie jądra atomowego, jakiego nie ma nikt inny. To pierwszy taki obraz w historii
Ten rodzaj rozpadu odgrywa istotną rolę w zrozumieniu granic stabilności jąder atomowych, dostarczając informacji o oddziaływaniach między cząstkami tworzącymi jądro atomowe — zwłaszcza w ekstremalnych, egzotycznych konfiguracjach. Jednym z najbardziej zaskakujących wniosków płynących z opisywanego tu odkrycia jest nietypowy kształt jądra 188At.
Teoretyczne modele sugerują, że ma ono silnie wydłużoną strukturę — opisywaną obrazowo jako „w kształcie melona”. Taka silnie wydłużony kształt wpływa na rozmieszczenie i energię nukleonów, w tym najbardziej zewnętrznego protonu. Ten kształt wiąże się ze zmianą energii wiązania ostatniego protonu, co może wskazywać na nowy typ oddziaływań w ciężkich jądrach atomowych, którego wcześniej nie obserwowano.
Czytaj także: Fizykom udało się wzbudzić laserem jądro atomowe. To osiągnięcie zrewolucjonizuje naszą wiedzę
Wytworzenie tak rzadkiego izotopu wymagało zastosowania zaawansowanej techniki znanej jako reakcja fuzji-odparowania. Naukowcy skierowali wiązkę jonów strontu-84 na cel z naturalnego srebra, inicjując reakcję jądrową: 107Ag(84Sr, 3n)188At, w wyniku której powstał poszukiwany izotop. Do jego identyfikacji wykorzystano następnie gazowy separator odrzutu RITU oraz znajdujący się na jego ogniskowej spektrometr z detektorem. Precyzyjny układ detekcyjny umożliwił oddzielenie izotopu 188At od wielu innych, znacznie liczniejszych produktów reakcji. Mało tego, udało się go uchwycić mimo tego, że istnieje on zaledwie ułamki sekundy.
Odkrycie izotopu 188At wzbogaci teraz naszą wiedzę o strukturze jąder atomowych i pozwoli lepiej zrozumieć siły działające na poziomie subatomowym. To ważny krok w kierunku zbadania, gdzie przebiegają granice stabilności materii i jak funkcjonują oddziaływania jądrowe w najbardziej ekstremalnych warunkach. Wychodzi zatem na to, że nawet w dziedzinie tak dojrzałej jak fizyka jądrowa wciąż czekają na nas odkrycia, które zmieniają nasze rozumienie zasad rządzących wszechświatem.