科技日報東京2月22日電 (記者陳超)日本理化學研究所和北京大學的聯合團隊最近利用重離子加速器,成功測定了質量數A=144至174的94種豐中子核的壽命。這些豐中子核與生成稀土類元素相關。
研究小組在近期《物理評論快報》網絡版上發表了這一成果。他們首先用大強度鈾射束照射鈹,確定了銫(Cs,原子序數55)至鈥(Ho,原子序數67)的13種元素的豐中子核,然后對其進行壽命測定,成功測定了94種豐中子核壽命,其中75種是首次測定。根據對獲得的數據進行系統性分析,發現中子數N=97和N=105的元素衰變速度有急速加速現象。通過r過程(快中子捕獲過程)的理論計算進行太陽系重元素合成驗證,發現了57種新數據對稀土元素組成起到非常重要的作用。
包括鑭系元素在內的稀土類元素用途極廣,可用在手機電子零件、汽車發動機、激光光學元件等各種高科技產品中。關于稀土類元素的起源,一般認為源于質量較大的天體在其生命終結時發生的超新星爆炸。超新星爆炸時產生大量中子,星體中比鐵輕的元素的原子核不斷吸收中子,同時發生貝塔衰變,形成穩定的重原子核。這種一連串爆炸式的重元素合成過程稱作“r過程”。最近也有科學家認為,可能中子星合并過程中大量生成豐中子超重元素,經過核裂變反應生成稀土類元素。理解r過程的時間、規模和重元素的生成量,需要了解原子核的壽命。迄今為止的理論計算存在較大的不確定性,因此需要實驗來驗證。
該研究成果大幅度完善了稀土類元素合成的不確定性問題,向揭開重元素合成起源之謎邁出了一大步。
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