Физики из Центра исследований тяжелых ионов в китайском городе Ланьчжоу получили новый изотоп урана. Его массовое число — 214, то есть это самый легкий изотоп этого элемента. Напомним, что массовое число равняется сумме протонов и нейтронов в атомном ядре. Различие между изотопами определяется числом нейтронов. Протонов у всех изотопов урана 92.
В природе встречаются три изотопа урана, из них два так называемых первичных: 235U (0,7 %), 238U (99,3 %), третий — изотоп 234U — представляет собой продукт распада, и доля его незначительна (0,0055 %). Все три этих изотопа радиоактивны, период полураспада самого распространенного 238U составляет 4,4683×109 лет, что сопоставимо с возрастом Земли. Прочие изотопы синтезируются искусственно в ядерных реакторах. До настоящего момента насчитывалось 27 изотопов и еще восемь ядерных изомеров урана. Самый тяжелый изотоп — 243U, самые долгоживущие из искусственных изотопов — 236U (период полураспада около 23 млн. лет) и 233U (около 160 тыс. лет). Ядро многих изотопов урана, особенно легких, существуют лишь доли секунды.
Авторы исследования не только впервые получили самый легкий на сегодня изотоп урана, но и точно измерили параметры альфа-распада двух ранее известных изотопов, 216U и 218U. Новый изотоп 214U наблюдался в серии экспериментов на спектрометре тяжелых атомов и ядерной структуры (SHANS) в Центре исследования тяжелых ионов в Ланьчжоу. Исследователи обстреляли мишень из вольфрама-182 ядрами аргона-36 с энергией пучка 184 МэВ и типичной интенсивностью пучка в 500 частиц на наноампер.
Ученые идентифицировали 214U путем поиска коррелированных по положению и времени цепочек α-распада с помощью известных свойств α-распада его потомков.
«Измеренные свойства распада дочерних продуктов хорошо согласуются с известными данными для 210Th, 206Ra, 202Rn и 198Po, — сказали они. — На основе этих измерений средняя энергия α-частицы и период полураспада 214U были определены как 8 533 кэВ и 0,52 мс соответственно». Авторы также обстреляли вольфрамовые мишени пучками аргона и кальция, чтобы получить точные характеристики распада двух других легких изотопов урана, 216U и 218U. «Более точные свойства α-распада ядер 216U и 218U были измерены в реакциях 40Ar, 40Ca с мишенями 180, 182 и 184 Вт», — сообщают ученые.