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科學家首次(cì)成功用離子阱(jǐng)精確測量锘原子質量

發布時間:2010-02-25 作者: 來源: 瀏覽:1009

  以德國亥姆霍茲重離(lí)子研(yán)究中心(GSI)為首的一(yī)個國際研究小組首次成功使用離子阱捕獲了102號元素锘的原子,並精確測量了锘原子的質量。該方法使獲得長壽命的超(chāo)重元素成為可能。相關研究成果發表在近期的《自然》雜誌上。

  除了地球上自然存在的92種元素外,科學(xué)家們已陸續發現20多種人為產生的化學(xué)元素。在這些元素中,原子序(xù)數超過103(或105)的元素被稱為(wéi)超重元素。到目前為止所生成的超重元素(sù)的壽(shòu)命都很短,大多在秒和毫秒的量級(jí)。由於超重原子核數量少且壽命短,科學(xué)家們一直無法直接測量它們的質量和電荷,隻能通過測(cè)量它們的α衰變鏈來間接推斷(duàn)。

  現在,由GSI主任(rèn)邁克爾?布(bù)洛克(kè)領導的國際科研小組成功研製出一套複雜的試驗裝置(zhì)SHIPTRAP,並將其與曾(céng)發現6個超重元素(sù)的速度過濾器連接(jiē)在一(yī)起,不僅成功捕(bǔ)獲了锘原子,還精確測量了它的(de)質量。

  科學家們先用加速器發射的鈣(gài)離子轟擊鉛箔來產生锘,然後用(yòng)過濾器將锘(nuò)與其他反應(yīng)產物分開。在SHIPTRAP裝置中,锘離子先在充滿氣體的空腔中被減速,然後被所謂的彭(péng)寧離子阱捕獲。在離子(zǐ)阱磁場的作(zuò)用下,锘離子在一個很小的螺旋軌道上以特定的(de)頻率運動,通過(guò)它锘原子的質量可以被直接計算(suàn)出來。測量的精度可以達到百萬分(fèn)之五。

  這是首次在沒有理論假設的幫助下,以空前的精(jīng)度直接確定锘(nuò)原(yuán)子的質(zhì)量。而質量是原子的一個基本屬性,通過它可以直接計算出原子組成的結合能。反過來(lái),這也決定(dìng)了原子(zǐ)的壽命或穩定性。因此,科學家們認為在離子阱中可能會發(fā)現壽命非常長的(de)超重(chóng)元素。

  邁(mài)克(kè)爾?布洛克表示,锘原子質(zhì)量的精確測量隻是他們(men)新研發的測試設置SHIPTRAP成功的第一步。他(tā)們現在的目標是要繼續完善測試裝置,向越來越重的元素前進,將來或許有一天能夠到達超重穩定島。

  

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