Физики из США создадут неизвестные на Земле формы атомов

Ученые из США намерены создать варианты атомов, которые ранее никогда не наблюдались на Земле. Эксперименты планируют проводить в Центре для пучков редких изотопов (FRIB), который открылся в начале мая 2022 года, сообщает The Guardian.

Химические элементы – строительные блоки окружающего нас мира и Вселенной в целом. Атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Количество протонов определяет химическое поведение атома и то, к какому элементу он относится. Например, углерод всегда имеет шесть протонов, а золото – 79.

Атомы одного и того же элемента, содержащие разное количество нейтронов, называются изотопами. Многие из них нестабильны и распадаются в течение долей секунды, поэтому ученые пока изучили лишь незначительную их часть. Так, описано 285 изотопов элементов, тогда как на самом деле, по мнению исследователей, их количество на Земле может достигать 10 тысяч.

Знание – сила:

Как наука помогает в повседневной жизни?

Ученые полагают, что FRIB сможет создать тысячи необычных и нестабильных версий атомов, ранее недоступных для исследований. Некоторые из них могут вызывать реакции, имеющие ключевое значение для образования элементов. Изучая их, физики надеются лучше понять химическую историю Вселенной и зарождение жизни на Земле.

Считается, что большинство элементов во Вселенной появилось в недрах взрывающихся звезд. Но пока неизвестно, какие типы звезд создавали те или иные элементы, так как в реакциях участвовали нестабильные изотопы, которые ученые не могли отследить.

Другая цель экспериментов заключается в изучении атомных ядер. Ученые рассчитывают создать «всеобъемлющую модель» ядра, которая помогла бы понять роль атома в производстве энергии для звезд.

Некоторые новые изотопы могут быть полезны для развития медицины. В частности, их могут использовать для диагностики или поиска и уничтожения опасных опухолей.

Для создания новых изотопов FRIB ускорит пучок атомных ядер до половины скорости света и отправит их вниз по 450-метровой трубе. Там атомы столкнутся с мишенью и распадутся на отдельные фрагменты протонов и нейтронов. Затем магниты отфильтруют нужные изотопы и направят их в экспериментальные камеры для дальнейшего изучения.

Уже известно, что первые эксперименты будут направлены на получение максимально тяжелых изотопов фтора, алюминия, магния и неона. Ученые сравнят скорость их радиоактивного распада с той, что предсказывали теоретические модели. В дальнейшем члены научной группы планируют измерить распад изотопов, которые, как считается, существуют в недрах нейтронных звезд.

Ранее сообщалось, что ученые заново измерят продолжительность секунды. Для этого потребуются сверхточные атомные часы.