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과학자들이 기록된 가장 짧은 수명을 가진 초중핵을 발견하다
GSI Helmholtz 중이온 연구 센터2025년 1월 27일 양자물리학 입자 개념 반감기가 60나노초인 가장 짧은 수명의 초중원소인 러더포듐-252의 발견은 "안정성의 섬"에 대한 이해를 높이고 초중원소에 대한 추가 탐사를 위한 토대를 마련합니다. (작가의 개념). 출처: SciTechDaily.com
연구자들은 수명이 가장 짧은 초중원자핵인 러더포듐-252를 발견하여 "안정성의 섬" 지도를 개선하고 핵 안정성 연구를 진전시켰습니다. GSI/FAIR, Johannes Gutenberg University Mainz, Helmholtz Institute Mainz의 연구자로 구성된 협력 팀은 초중핵의 "안정성의 섬"에 대한 이해를 발전시켰습니다. 그들은 기록상 가장 수명이 짧은 초중핵으로 확인된 초중핵 Rutherfordium-252 핵을 정확하게 측정하여 이를 달성했습니다. 그들의 연구 결과는 Physical Review Letters 에 게재되었고 "편집자 제안"으로 인정되었습니다. 강한 핵력은 원자핵 내에서 양성자와 중성자를 결합합니다. 그러나 양성자의 양전하는 반발력을 생성하여 과도한 수의 양성자를 가진 핵을 불안정하게 만들 수 있습니다.
이러한 본질적인 불안정성은 새로운 초중원소를 합성하는 데 상당한 어려움을 초래합니다. 양성자와 중성자의 특정 조합, 소위 "마법의 숫자"는 핵에 추가적인 안정성을 제공합니다. 이러한 마법의 조합을 고려할 때, 1960년대로 거슬러 올라가는 이론적 연구는 불안정한 초중핵의 바다에서 안정성의 섬을 예측하는데, 그곳에서는 지구의 나이에 근접하는 매우 긴 수명을 달성할 수 있습니다.
RF 252의 측정된 붕괴 특성을 보여주는 핵 차트의 발췌문 Rf-252의 측정된 붕괴 특성을 보여주는 핵 차트의 발췌. 출처: Khuyagbaatar Jadambaa
이 섬의 개념은 현재 알려진 가장 무거운 원자핵에서 예측된 다음 마법의 숫자인 184개 중성자에 접근하면서 반감기가 증가하는 것을 관찰하면서 확인되었습니다. 그러나 이 섬의 정점 위치, 높이(최대 예상 반감기를 반영함), 그리고 섬의 확장은 아직 알려지지 않았습니다. 안정성의 섬 지도 작성의 돌파구 다름슈타트에 있는 GSI/FAIR, 마인츠 요하네스 구텐베르크 대학교(JGU), 마인츠 헬름홀츠 연구소(HIM)의 연구원들은 지금까지 알려진 가장 수명이 짧은 초중원소 핵을 발견하여 이 섬의 지도를 작성하는 데 한 걸음 더 다가갔습니다. 이는 러더포듐(Rf, 원소 104) 핵에서 섬의 해안선 위치를 나타냅니다.
실험적 탐지를 허용하기 위해 초중핵의 최소 수명은 백만분의 1초 정도이며, 이는 불안정성의 바다 근처에 있는 극히 수명이 짧은 초중핵을 접근할 수 없게 만듭니다. 하지만 요령이 있습니다. 때때로 양자 효과에 의해 안정화된 들뜬 상태는 수명이 더 길고 수명이 짧은 핵으로 가는 문을 엽니다.
Khuyagbaatar Jadambaa 박사와 Pavol Mosat 박사 Khuyagbaatar Jadambaa 박사(왼쪽)와 Pavol Mosat 박사가 실험을 준비하고 있습니다. 출처: J. Krier, GSI/FAIR
"이런 장수명 여기 상태, 소위 이성질체는 내 계산에 따르면 변형된 모양의 초중핵에 널리 퍼져 있습니다."
GSI/FAIR 초중원소 화학 연구 부서의 출판물의 첫 번째 저자인 Khuyagbaatar Jadambaa 박사의 말입니다. "따라서 불안정성의 바다 위에 떠 있는 '안정성의 구름'으로 안정의 섬에 대한 그림을 풍부하게 합니다." 러더포듐-252 검출 다름슈타트와 마인츠의 연구팀은 지금까지 알려지지 않은 핵 Rf-252를 찾아 이러한 예측을 조사하는 데 성공했습니다.
연구자들은 GSI/FAIR의 UNILAC 가속기에서 구할 수 있는 티타늄-50의 강렬한 빔을 사용하여 티타늄 핵을 표적 호일에 공급된 납 핵과 융합했습니다. 융합 생성물은 TransActinide Separator and Chemistry Apparatus TASCA에서 분리되었습니다. 이들은 약 0.6마이크로초의 비행 시간 후에 실리콘 검출기에 이식되었습니다. 이 검출기는 이들의 이식과 그에 따른 붕괴를 기록했습니다. 총 27개의 Rf-252 원자가 핵분열로 붕괴되고 반감기가 13마이크로초인 것을 감지했습니다. GSI/FAIR의 실험 전자 부서에서 개발한 고속 디지털 데이터 수집 시스템 덕분에 이성질체 Rf-252m을 이식한 후 방출되어 기저 상태로 붕괴되면서 방출된 전자를 감지했습니다. 이러한 사례가 3건 등록되었습니다.
모든 경우에서 후속 핵분열이 250나노초 이내에 이어졌습니다. 이러한 데이터에서 기저 상태의 Rf-252에 대한 반감기가 60ns로 추론되었으며, 이는 현재 알려진 가장 수명이 짧은 초중핵입니다. "이 결과는 가장 무거운 핵의 알려진 수명의 하한을 거의 두 자릿수만큼 줄여서 적절한 이성질체 상태가 없는 경우 직접 측정하기에는 너무 짧은 시간으로 줄였습니다.
이번 발견은 이러한 이성질체 상태와 관련된 현상, 들뜬 상태가 기저 상태보다 더 안정적인 역분열 안정성, 가장 무거운 핵의 동위원소 경계에 대한 추가 탐색을 위한 새로운 기준을 제시합니다." GSI/FAIR의 초중원소 화학 연구 부서 책임자인 크리스토프 E. 뒤르만 교수가 말했습니다. 향후 실험 캠페인에서, 다음으로 무거운 원소인 시보르기움(Sg, 원소 106)에서 역분열 안정성을 가진 이성질체 상태를 측정하고 이를 마이크로초 미만의 수명을 가진 Sg 동위 원소 합성에 사용하여 동위 원소 경계를 더욱 매핑하는 것이 구상되고 있습니다. 이 결과는 현재 다름슈타트에서 건설 중인 국제 시설 FAIR(반양성자 및 이온 연구 시설)에 대한 새로운 관점을 열어줍니다.
참조: "불안정의 바다로 들어서기: 새로운 Sub-μ 초중핵 252Rf" 저작: J. Khuyagbaatar, P. Mosat, J. Ballof, R. A. Cantemir, Ch. E. Düllmann, K. Hermainski, F. P. Heßberger, E. Jäger, B. Kindler, J. Krier, N. Kurz, S. Löchner, B. Lommel, B. Schausten, Y. Wei, P. Wieczorek 및 A. Yakushev , 2025년 1월 14일, 실제 검토 서신 . DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.022501
https://scitechdaily.com/scientists-discover-shortest-lived-superheavy-nucleus-ever-recorded/
B메모 2501280411 소스1. 분석중_【】
1.
과학자들이 기록된 가장 짧은 수명을 가진 초중핵을 발견했다. 반감기가 60나노초인 가장 짧은 수명의 초중원소인 러더포듐-252의 발견은 "안정성의 섬"에 대한 이해를 높이고 초중원소에 대한 추가 탐사를 위한 토대를 마련한다.
연구자들은 수명이 가장 짧은 초중원자핵인 러더포듐-252를 발견하여 "안정성의 섬" 지도를 개선하고 핵 안정성 연구를 진전시켰다.
참고1.러더포듐(104Rf)
rutherfordium은 화학 원소로 원자 번호는 104이다. 러더포듐은 인공적으로 만들어진 강한 방사성 원소이다. 러더포듐의 제일 안정된 동위 원소는 265Rf이며, 반감기는 약 13 시간이다. 이 원소는 대부분 잘 쓰이지 않으며, 이 원소에 대해 조금밖에 알려지지 않은 상태이다. 러더포듐은 초악티늄족 원소의 첫 번째 원소이며, 화학적으로 하프늄과 비슷하다고 예견되어왔다.
1-1.
GSI/FAIR, Johannes Gutenberg University Mainz, Helmholtz Institute Mainz의 연구자로 구성된 협력 팀은 초중핵의 "안정성의 섬"에 대한 이해를 발전시켰습니다. 그들은 기록상 가장 수명이 짧은 초중핵으로 확인된 초중핵 Rutherfordium-252 핵을 정확하게 측정하여 이를 달성했습니다. 그들의 연구 결과는 Physical Review Letters 에 게재되었고 "편집자 제안"으로 인정되었습니다.
강한 핵력은 원자핵 내에서 양성자와 중성자를 결합합니다. 그러나 양성자의 양전하는 반발력을 생성하여 과도한 수의 양성자를 가진 핵을 불안정하게 만들 수 있습니다. 이러한 본질적인 불안정성은 새로운 초중원소를 합성하는 데 상당한 어려움을 초래합니다.
양성자와 중성자의 특정 조합, 소위 "마법의 숫자"는 핵에 추가적인 안정성을 제공합니다. 이러한 마법의 조합을 고려할 때, 1960년대로 거슬러 올라가는 이론적 연구는 불안정한 초중핵의 바다에서 안정성의 섬을 예측하는데, 그곳에서는 지구의 나이에 근접하는 매우 긴 수명을 달성할 수 있습니다.
1-3.
이 섬의 개념은 현재 알려진 가장 무거운 원자핵에서 예측된 다음 마법의 숫자인 184개 중성자에 접근하면서 반감기가 증가하는 것을 관찰하면서 확인되었습니다. 그러나 이 섬의 정점 위치, 높이(최대 예상 반감기를 반영함), 그리고 섬의 확장은 아직 알려지지 않았다.
안정성의 섬 지도 작성의 돌파구
다름슈타트에 있는 GSI/FAIR, 마인츠 요하네스 구텐베르크 대학교(JGU), 마인츠 헬름홀츠 연구소(HIM)의 연구원들은 지금까지 알려진 가장 수명이 짧은 초중원소 핵을 발견하여 이 섬의 지도를 작성하는 데 한 걸음 더 다가갔습니다. 이는 러더포듐(Rf, 원소 104) 핵에서 섬의 해안선 위치를 나타냅니다
B
ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ
2-2.
실험적 탐지를 허용하기 위해 초중핵의 최소 수명은 백만분의 1초 정도이며, 이는 불안정성의 바다 근처에 있는 극히 [2-2]수명이 짧은 초중핵을 접근할 수 없게 만든다. 하지만 요령이 있다. 때때로 양자 효과에 의해 안정화된 들뜬 상태]는 수명이 더 길고 수명이 짧은 핵으로 가는 문을 연다.
2-3.
이런[2-3] 장수명 여기 상태, 소위 이성질체]는 내 계산에 따르면 변형된 모양의 초중핵에 널리 퍼져 있다. 따라서 불안정성의 바다 위에 떠 있는 '안정성의 구름'으로 안정의 섬에 대한 그림을 풍부하게 한다.
_【2-2.2-3】msbase가 qpeoms로 직접 분해되는 상태가 여기상태이다. 에너지 qms가 직접 대쉬하여 녹이는 용접절단과 유사할수도 있다. 들뜸(excitation)의 역과정이라고 할 수 있는 이과정에서 mcell은 qcell의 용융된 열에너지 qms에 의해 들뜬상태에 중성자 vixxer를 대량 확보한다. 어허. 물론 들뜬상태의 반대인 바닥상태 기저상태도 존재하는데 이는 온도와 사이즈와 관련돼 있다. 이들 상태는 sms.oms.vix.ain 보기1. 샘플에서 간단히 준안정 풀 상태를 보여준다.
sample 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
융융된 원소 mcell이 들뜬 qpeoms 상태로 지속될때 긴 수명의 들뜬 상태는 종종 보기1.처럼 준안정 omsful 상태이다. 긴 수명의 핵이성체(nk2역분해)와 단일항 원소를 가진다.
참고1.
들뜬 상태(excited state) 또는 여기 상태는 기준 에너지 상태 위로 에너지 준위가 상승한 상태를 말한다. 물리학에서는 들뜬 상태의 원자와 관련된, 에너지 준위에 대한 기술적인 정의가 쓰인다.
양자 역학에서 계(원자, 분자 또는 원자핵)의 들뜬 상태는 바닥 상태보다 높은 에너지를 가진 양자 상태를 말한다. 온도는 입자들의 들뜬 수준을 나타내는 지표다.(마이너스 온도의 경우는 제외된다.)
들뜬 상태의 계의 수명은 대개 짧다. 보통 계가 들뜬 상태가 되자마자 에너지 양자(광자 또는 포논)의 자발적이거나 유도된 방출이 일어나고, 계는 낮은 에너지 상태로 돌아간다(덜 들뜬 상태 또는 바닥 상태). 낮은 에너지 준위로의 복귀는 붕괴 과정으로 표현되기도 하며, 들뜸(excitation)의 역과정이라고 할 수 있다.
긴 수명의 들뜬 상태는 종종 준안정 상태라고 불린다. 긴 수명의 핵 이성질체(핵이성체)와 단일항 산소가 그 예이다.
3-1.
향후 실험 캠페인에서, 다음으로 무거운 원소인 시보르기움(Sg, 원소 106)에서 역분열 안정성을 가진 이성질체 상태를 측정하고 이를 마이크로초 미만의 수명을 가진 Sg 동위 원소 합성에 사용하여 동위 원소 경계를 더욱 매핑하는 것이 구상되고 있다.
_[3-1】초중원소들의 역분열 준안정성의 문제는 msbase가 원자들의 집합체로 가정할 때의 최고의 초중핵은 nk2이다. 그 nk2는 무한하여 원소가 왜 무한하지 않는지 왜 100개로 멈춰있지?를 오직 샘플로만 이해될 수 있는 것이 국소점 희소 부가가치의 원리가 등장한다. 어허.
각 원소 nk2들의 동위원소 숫자는 보기2.처럼 oss.zerosum.mssize에 달려있다. 보기2.의 nk2=81이며 그 동위원소는 2^43개 있다.
물론 실제의 원소번호 81인 탈륨(Tl)의 동위원소는 존재하지 않습니다. 탈륨은 중금속 중 가장 독성이 강한 원소로, 핵의학 영상, 고굴절 렌즈 등에 사용된다. 고로, 보기1.의 원소 가설은 가상적인 탈륨이거나 잠재된 다른우주 quasims의 초중원소핵의 동위원소를 나타낼 수도 있다. 어허.
보기2.
sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
아무튼 초중핵을 역분해하는 것이 qpeoms 양자의 qms 에너지의 qcell이 용융점이 결정적으로 핵을 들뜸 상태로 만들 열쇠이다. 열린 문은 역분해로 인하여 거대한 기저 상태의 qpeoms 일부가 원소핵의 분해로 빨려(*) 들어간다. 어허.
메모 2501280322 소스1,3 분석중 _【】
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