.A new way to make element 116 opens the door to heavier atoms
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.A new way to make element 116 opens the door to heavier atoms
116번 원소를 만드는 새로운 방법이 더 무거운 원자의 문을 열다
Lauren Biron, Lawrence Berkeley National Laboratory 제공 버클리 가스 충전 분리기에서 116번 원소인 리버모륨의 원자를 분리하는 데 사용된 과학자 잭클린 게이츠. 출처: Marilyn Sargent/버클리 연구소 에너지부
로렌스 버클리 국립연구소(버클리 랩)의 과학자들은 알려진 118개 원소 중 16개를 발견한 공로를 인정받았습니다 . 이제 그들은 잠재적으로 또 다른 원소인 120번 원소를 만들어낼 수 있는 중요한 첫 번째 단계를 완료했습니다. 오늘 버클리 랩의 중원소 그룹이 이끄는 국제 연구진 은 티타늄 빔을 사용하여 초중원소 116을 발견했다고 발표했습니다.
이는 120번째 원소를 만드는 데 중요한 디딤돌이 되는 획기적인 진전입니다. 이 결과는 오늘 Nuclear Structure 2024 컨퍼런스에서 발표되었습니다. 이 과학 논문은 온라인 리포지토리 arXiv 에 게시되고 Physical Review Letters 저널에 제출되었습니다 . "이 반응은 이전에 한 번도 입증된 적이 없었고, 120을 만들려는 시도에 착수하기 전에 가능하다는 것을 증명하는 것이 필수적이었습니다." 버클리 연구소의 핵 과학자인 잭클린 게이츠가 이 노력을 이끌고 있다고 말했습니다.
"새로운 원소를 만드는 것은 극히 드문 업적입니다. 이 과정에 참여하고 유망한 전진 경로를 갖게 되어 기쁩니다." 이 팀은 연구실의 중이온 가속기인 88인치 사이클로트론에서 22일간 작동하면서 116번 원소인 리버모륨의 원자 두 개를 만들었습니다. 120번 원소의 원자를 만드는 것은 훨씬 더 드물겠지만, 116번 원소를 생성하는 속도로 판단하면 과학자들이 수년에 걸쳐 합리적으로 탐색할 수 있는 반응입니다. "자연이 친절해야 했고, 자연은 친절했습니다." 버클리 랩 핵과학부서의 책임자인 라이너 크루켄이 말했다.
"120개를 만드는 데는 116개를 만드는 데보다 약 10배 더 오래 걸릴 것으로 생각합니다. 쉽지는 않지만 지금은 실현 가능한 것 같습니다." 발견된다면, 120번 원소는 만들어진 원자 중 가장 무거운 원자가 될 것이고 주기율표의 8번째 줄에 위치하게 될 것입니다. 그것은 독특한 특성을 가진 초중원소의 이론화된 그룹인 "안정성의 섬"의 해안에 위치하게 됩니다. 지금까지 발견된 초중원소는 거의 즉시 분해되지만, 양성자와 중성자를 적절히 조합하면 더 오래 지속되는 더 안정적인 핵을 만들어낼 수 있어 연구자들이 이를 연구할 수 있는 더 좋은 기회를 제공합니다.
극한의 원소를 탐구하면 원자의 거동에 대한 통찰력을 제공하고, 핵물리학 모델을 테스트하고, 원자핵의 한계를 파악할 수 있습니다. 확장된 주기율표는 연구자들이 119번과 120번 원소가 발견되면 어디에 분류될 것으로 예상하는지 보여줍니다. 출처: Marilyn Sargent/Berkeley Lab
-초중원소 만들기 초중원소를 만드는 방법은 이론적으로 간단합니다. 두 개의 가벼운 원소를 부수어 합치면 최종 원자에 원하는 수의 양성자가 생깁니다. 기본적인 수학입니다. 1+2=3입니다. 물론 실제로는 엄청나게 어렵습니다. 두 원자가 성공적으로 융합되기 전에 수조 번의 상호작용이 필요할 수 있으며, 어떤 원소를 입자 빔 이나 타겟으로 합리적으로 바꿀 수 있는지에 대한 제한이 있습니다.
연구자들은 빔과 타겟을 위해 양성자 수는 같지만 중성자 수는 다른 원소의 변형체인 특정 동위 원소를 선택합니다. 가장 무거운 실용적인 타겟은 98개의 양성자를 가진 캘리포늄-249라는 동위 원소입니다. (100개의 양성자를 가진 페르뮴과 같은 더 무거운 타겟은 너무 빨리 붕괴됩니다.) 즉, 원소 120을 만들기 위해 연구자들은 20개의 양성자를 가진 칼슘-48의 기본 빔을 사용할 수 없습니다. 대신, 그들은 22개의 양성자를 가진 원자 빔이 필요합니다.
티타늄은 초중원소를 만드는 데 일반적으로 사용되지 않았습니다. 88인치 사이클로트론의 전문가들은 몇 주에 걸쳐 티타늄-50 동위 원소로 충분히 강력한 빔을 만들고 이를 사용하여 버클리 연구실에서 지금까지 만들어진 가장 무거운 원소인 116번 원소를 만들어낼 수 있는지 확인하기 위해 나섰습니다. 지금까지 114~118번 원소는 칼슘-48 빔으로만 만들어졌는데, 이 빔은 중성자와 양성자의 특수하거나 "마법적인" 구성을 가지고 있어서 표적 핵과 융합하여 초중원소를 생성하는 데 도움이 됩니다. 티타늄-50과 같은 "비마법적인" 빔을 사용하여 안정 섬 근처에서 초중원소를 만드는 것이 가능한지 여부는 이 분야에서 열린 질문이었습니다.
버클리 랩 중원소 그룹의 과학자 제니퍼 포어는 "칼슘 빔에서 티타늄 빔으로 전환하면 이러한 원소를 생성하는 속도가 어떻게 바뀌는지 확인하기 위해 새로운 원소보다 조금 더 쉬운 것을 만들려는 시도는 중요한 첫 단계였습니다."라고 말했습니다. "이런 엄청나게 희귀한 원소를 만들려고 할 때, 우리는 인간의 지식과 이해의 절대적 한계에 서 있으며, 물리학이 우리가 기대하는 대로 작동할 것이라는 보장은 없습니다. 티타늄으로 116번 원소를 만드는 것은 이 생산 방법이 효과가 있다는 것을 입증하며, 이제 우리는 120번 원소를 찾는 계획을 세울 수 있습니다."
버클리 랩의 독특한 시설을 이용해 초중원소를 만드는 계획은 핵과학 자문위원회의 2023년 핵과학 장기 계획 에 포함되어 있습니다 . 116번 원소를 만들기 위해 연구자들은 티타늄과 플루토늄의 동위 원소를 융합했습니다. 출처: Jenny Nuss/Berkeley Lab
공학의 위업 충분히 강렬한 티타늄 동위 원소 빔을 만드는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 이 과정은 티타늄-50의 특별한 덩어리로 시작합니다. 티타늄-50은 땅 속 모든 티타늄의 약 5%를 차지하는 희귀한 티타늄 동위 원소입니다. 그 금속 조각은 새끼손가락의 마지막 부분 크기 정도의 오븐에 넣습니다. 오븐은 금속을 섭씨 3000도에 가까운 온도에서 건조 얼음에서 나오는 가스처럼 증발하기 시작할 때까지 가열합니다. 이 모든 일은 VENUS라는 이온 소스에서 일어납니다. VENUS는 플라스마를 가두는 병처럼 작용하는 복잡한 초전도 자석입니다.
자유 전자는 플라스마를 나선형으로 돌며 마이크로파에 폭격을 받고 티타늄의 22개 전자 중 12개를 떨어뜨리면서 에너지를 얻습니다. 충전되면 티타늄은 자석으로 조종되고 88인치 사이클로트론에서 가속될 수 있습니다. "우리는 티타늄이 많은 가스와 반응성이 있고 이온 소스와 빔 안정성에 영향을 미치기 때문에 이러한 고전류 티타늄 빔이 까다로울 것이라는 것을 알고 있었습니다."
버클리 랩의 가속기 물리학자이자 이온 소스 팀의 일원인 데이먼 토드가 말했습니다. "저희의 새로운 유도 오븐은 며칠 동안 고정된 온도를 유지하여 티타늄 출력을 일정하게 유지하고 안정성 문제를 피하기 위해 VENUS의 플라스마를 바로 조준할 수 있습니다. 저희는 빔 생산에 매우 만족합니다." 매초 약 6조 개의 티타늄 이온이 표적(플루토늄은 116을 만들고, 캘리포늄은 120을 만듬)에 충돌하는데, 표적은 종이 한 장보다 얇고 회전하여 열을 분산시킵니다. 가속기 운영자는 빔을 조정하여 적절한 양의 에너지를 갖도록 합니다. 너무 적으면 동위 원소가 중원소로 융합되지 않습니다. 너무 많으면 티타늄이 표적의 핵을 폭발시킵니다. 희귀한 초중원소가 형성되면 버클리 가스 충전 분리기(BGS)의 자석으로 나머지 입자 파편과 분리됩니다. BGS는 이를 SHREC이라고 하는 민감한 실리콘 검출기로 전달합니다. 즉, 초중 RECoil 검출기입니다. SHREC는 에너지, 위치, 시간을 포착할 수 있으며, 이를 통해 연구자는 중원소가 가벼운 입자로 붕괴되는 것을 식별할 수 있습니다.
게이츠는 "우리는 116번 원소와 그 딸 입자를 보고 있다고 확신합니다."라고 말했습니다. "통계적 우연일 가능성은 약 1조 분의 1입니다." 120번 원소를 만들기 위해 연구자들은 티타늄과 캘리포늄의 동위 원소를 융합하고자 합니다. 출처: Jenny Nuss/Berkeley Lab
120개 계획 연구자들이 120번 원소를 만들기 전에 해야 할 일이 아직 남아 있습니다. 88인치 사이클로트론의 전문가들은 캘리포늄-249로 만든 표적에 맞춰 기계를 준비하기 위한 작업을 계속하고 있으며, 오크리지 국립 연구소의 파트너들은 약 45밀리그램의 캘리포늄을 표적에 넣어야 할 것입니다. "우리는 이 프로젝트를 수행할 수 있는 시설이 있으며, 물리학이 그것을 실현 가능하게 만드는 것 같다는 것을 보여주었습니다." 크루켄이 말했습니다.
"목표, 차폐 및 엔지니어링 제어를 제자리에 놓으면 이 어려운 실험을 수행할 준비가 될 것입니다." 아직 시기는 정해지지 않았지만, 연구자들은 잠재적으로 2025년에 시도를 시작할 수 있을 것이다. 일단 시작하면 120번 원소의 원자 몇 개만 나타나더라도 몇 년이 걸릴 수 있다. 게이츠는 "우리는 원자의 한계와 주기율표의 한계를 알아내고 싶습니다."라고 말했습니다. "지금까지 우리가 알고 있는 초중원소는 실용적인 목적으로 유용할 만큼 오래 살지 못하지만, 미래가 어떻게 될지는 모릅니다. 아마도 핵이 어떻게 작동하는지에 대한 더 나은 이해일 수도 있고, 아니면 그 이상의 무언가일 수도 있습니다." 이 연구에는 버클리 랩, 룬드 대학교, 아르곤 국립 연구소, 로렌스 리버모어 국립 연구소, 샌호세 주립 대학교, 스트라스부르 대학교, 리버풀 대학교, 오리건 주립 대학교, 텍사스 A&M 대학교, UC 버클리, 오크리지 국립 연구소, 맨체스터 대학교, ETH 취리히, 폴 셰러 연구소의 연구자들이 참여했습니다.
저널 정보: Physical Review Letters , arXiv 로렌스 버클리 국립 연구소 제공
https://phys.org/news/2024-07-element-door-heavier-atoms.html
mssoms 2407250329
원자번호 100이상의 초중원소를 만드는 방법은 이론적으로는 간단하다. 두 개의 가벼운 원소를 계속 부수어 합치면 최종 원자에 원하는 수의 양성자가 수천억개도 생긴다. 기본적인 수학이다. 1+2=3이다.
물론, 실제로는 1+2=3에서 3을 만들어내기는 엄청나게 어렵다. 두 원자가 성공적으로 융합되기 전에, 수조의 구골 아담이브 시리즈 거듭제곱 번의?? qms.qvixer.sms.vix.ain의 키랄 대칭의 phonon.susqer.spin 상호작용이 필요할 수 있으며, 어떤 원소 qms.qvix.tsp를 입자 빔 이나 타겟으로 합리적으로 바꿀 수 있는지에 대한 제한이 있다. 허허.
우주의 모든 물질은 charge 012/3의 쿼크와 글루온으로 양성자와 중성자를 만들어낸 것이 msoss.oser.elements이다. 이들이 ms4.n2 나무 잎사귀에 매달린 물방울이라는 사실을 최근에 알아냈다.
-Creating superheavy elements The method of making superheavy elements is theoretically simple. If you break and combine two light elements, the final atom will have the desired number of protons. It's basic math. 1+2=3. Of course, in practice it is incredibly difficult. Trillions of interactions may be required before two atoms can successfully fuse, and there are limits to what elements can reasonably be turned into a particle beam or target.
-So far, elements 114-118 have only been created with calcium-48 beams, which have a special or "magical" composition of neutrons and protons that help them fuse with target nuclei to create superheavy elements. Whether it is possible to create superheavy elements near stable islands using “non-magical” beams such as titanium-50 has been an open question in the field.
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mssoms 2407250329
The method of creating superheavy elements with atomic numbers over 100 is theoretically simple. If you keep breaking and combining two light elements, the final atom will have hundreds of billions of protons, the desired number. It's basic math. 1+2=3.
Of course, in reality, it is incredibly difficult to create 3 from 1+2=3. Before two atoms are successfully fused, trillions of googol Adam-Eve series powers of ?? A phonon.susqer.spin interaction of the chiral symmetry of qms.qvixer.sms.vix.ain may be required, and there are restrictions on which elements qms.qvix.tsp can reasonably be converted into a particle beam or target. haha.
All matter in the universe is msoss.oser.elements, which are made up of protons and neutrons from quarks and gluons of charge 012/3. I recently discovered that these are water droplets hanging from the leaves of the ms4.n2 tree.
Example 1.
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|0000e0
000ac0|f00bde
0c0fab|000e0d
e00d0c|0b0fa0
f000e0|b0dac0
d0f000|cae0b0
0b000f|0ead0c
0deb00|ac000f
ced0ba|00f000
a0b00e|0dc0f0
0ace00|df000b
0f00d0|e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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