მიჩიგანის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მეცნიერებმა ელემენტ პლატინის ბირთვი დაშალეს და რამდენიმე ახალი იზოტოპი აღმოაჩინეს. ესენი მძიმე იშვიათ მიწათა ელემენტების იზოტოპებია, კერძოდ — თულიუმის, იტერბიუმისა და ლუტეციუმის.

მეცნიერთა აზრით, მიღწევა იმაში დაგვეხმარება, რომ ნეიტრონებით მდიდარი ბირთვების თავისებურებები უკეთ შევისწავლოთ. ასე მეტს გავიგებთ იმ პროცესების შესახებაც, რომლებიც ნეიტრონული ვარსკვლავების შეჯახებისას ახალ ქიმიურ ელემენტებს წარმოქმნის.

ასევე იხილეთ: შესაძლოა, უძველესი ვარსკვლავები უფრო მძიმე ქიმიურ ელემენტებს წარმოქმნიდა, ვიდრე ოდესმე გვინახავს

რა უნდა ვიცოდეთ იზოტოპებზე

ცნობილია, რომ ნებისმიერი ატომის ბირთვი სუბატომური ნაწილაკებისგან შედგება — პროტონებისგან და ნეიტრონებისგან. ერთი და იმავე ელემენტის ყველა ატომს იმავე რაოდენობის პროტონი აქვს, ანუ ელემენტის რაობას მხოლოდ ამ ნაწილაკის რაოდენობა განაპირობებს.

მეორე მხრივ, ნეიტრონების რიცხვი შეიძლება განსხვავებული იყოს. ეს იმავე ელემენტის სხვადასხვა იზოტოპს გვაძლევს, ანუ ნეიტრონების რაოდენობა განსაზღვრავს იმას, თუ ელემენტის რომელ ვარიანტზე, იზოტოპზე, გვაქვს საუბარი.

მაგალითისთვის, წყალბადის ყველა ატომს ერთი პროტონი აქვს. მეორე მხრივ, მის იზოტოპებში ნეიტრონების რაოდენობა შეიძლება ნული, ერთი ან ორი იყოს.

ნეიტრონების რაოდენობის შესაბამისად განსხვავებულია ხოლმე იზოტოპების მასაც. ეს რიცხვი ელემენტის სიმბოლოს ზემოთ აღინიშნება. მაგალითად, ³H ტრითიუმია, ანუ წყალბადის ის იზოტოპი, რომლის ატომური მასაც სამია.

საგულისხმოა, რომ თითოეულ ელემენტს არაერთი იზოტოპი შეიძლება ჰქონდეს. იზოტოპები სტაბილურობის კუთხით განსხვავებულია — ზოგიერთი მათგანი უაღრესად სწრაფად იშლება, ზოგი კი ძალიან დიდხანს ინარჩუნებს მდგრადობას.

ცნობისთვის, რადიოაქტიური დაშლა პროცესია, რომლის დროსაც ატომი უფრო მსუბუქ ელემენტებს წარმოქმნის და რადიაციას გამოყოფს.

სხვადასხვა იზოტოპისა და მათი ქცევის შესწავლა მეცნიერებს იმის გაგებაში დაეხმარება, თუ როგორ იქმნება სამყაროში ელემენტები და რამდენად გავრცელებულია ისინი სივრცესა და დროში.

მიჩიგანის უნივერსიტეტის მკვლევრების აღმოჩენა

ახალი იზოტოპების შესაქმნელად მიჩიგანის უნივერსიტეტის მკვლევრებმა პლატინის ისეთი იზოტოპი გამოიყენეს, რომელსაც 120 ნეიტრონი ჰქონდა, ანუ ¹⁹⁸Pt. ჩვეულებრივ პლატინას 117 ნეიტრონი აქვს; უფრო მძიმე იზოტოპის გამოყენებამ, შესაძლოა, თავის მხრივ ბირთვის დანაწევრების პროცესი შეცვალოს.

მათ ეს ატომები იშვიათ იზოტოპთა სხივების მოწყობილობაში (FRIB) მოათავსეს. ეს უკანასკნელი ატომბირთვის დასანაწევრებლად მძიმე იონურ მაჩქარებელს იყენებს. იშვიათ იზოტოპთა სხივებს ამ დროს ნახევარ სინათლის სიჩქარეზე სწრაფად სტყორცნიან სამიზნეს. აქამდე მიღწევის შემდეგ იზოტოპები უფრო მსუბუქ ელემენტებად იშლება, მეცნიერებს კი შეუძლიათ, მიღებული იზოტოპები დააფიქსირონ და შეისწავლონ.

///

¹⁹⁸Pt-ის დანაწევრებისას გუნდმა თულიუმის ორი ახალი იზოტოპი აღმოაჩინა: 113 ნეიტრონის მქონე ¹⁸²Tm და 114 ნეიტრონის მქონე ¹⁸³Tm. ცნობისთვის, სტანდარტულ თულიუმს 69 ნეიტრონი აქვს.

ამას გარდა, იპოვეს იტერბიუმის ორი იზოტოპი: 116 ნეიტრონის მქონე ¹⁸⁶Yb და 117 ნეიტრონის მქონე ¹⁸⁷Yb, როდესაც ჩვეულებრივ იტერბიუმს 103 ნეიტრონი აქვს.

მათ ლუტეციუმის იზოტოპიც აღმოაჩინეს, ¹⁹⁰Lu. მას 119 ნეიტრონი აქვს, სტანდარტულ ლუტეციუმს კი — 104.

თითოეული ეს იზოტოპი მაჩქარებლის რამდენიმე ამუშავების დროს შენიშნეს. მკვლევართა თქმით, ეს იმის მანიშნებელი უნდა იყოს, რომ FRIB თავისუფლად შეგვიძლია გამოვიყენოთ ნეიტრონებით მდიდარი იზოტოპების შესასწავლად.

თავის მხრივ, ეს იმის გაგებაში შეიძლება დაგვეხმაროს, თუ როგორ წარმოქმნის კოსმოსური მოვლენები ყველაზე მძიმე ელემენტებს. ნებისმიერი რამ, რაც ელემენტ რკინაზე მძიმეა, სამყაროში მხოლოდ ექსტრემალურ პირობებში შეიძლება შეიქმნას — ისეთ პირობებში, როგორებიც ზეახალ ვარსკვლავებში გვხვდება ანდა ნეიტრონული ვარსკვლავების შეჯახების შედეგად იქმნება ხოლმე.

ნუკლეოსინთეზის ერთ-ერთი პროცესი, რომელიც ნეიტრონული ვარსკვლავების შეჯახებისას იჩენს თავს, ნეიტრონების ნეიტრონის სწრაფი დაჭერის პროცესია, ანუ ე. წ. r-პროცესი. ეს მაშინ ხდება, როდესაც ატომბირთვი სწრაფად შთანთქავს კილინოვას აფეთქებისას გამოყოფილ ნეიტრონებს, შედეგად კი უფრო მძიმე ელემენტად გარდაიქმნება. სწორედ ასე მივიღეთ ოქრო, სტრონციუმი, პლატინა და სხვა მძიმე მეტალები.

მეცნიერები ფიქრობენ, რომ მათი ექსპერიმენტი კიდევ ერთი წინგადადგმული ნაბიჯია, რათა r-პროცესის გამეორება მოვახერხოთ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შესაძლოა, მალე სპეციალური ხელსაწყო გვქონდეს და მისი მეშვეობით ქიმიური ელემენტები ისე შევქმნათ, როგორც ეს კოსმოსში მიმდინარე ინტენსიური მოვლენების შედეგად ხდება ხოლმე.

მკვლევართა ნაშრომს ჟურნალში Physical Review Letters გაეცნობით.