Bilim insanları karpuz şeklindeki atom çekirdeğini keşfetti

Uluslararası bir araştırmacı ekibi, tekil protonları dışarı atarak bozunan yeni bir nükleer parçacık konfigürasyonu keşfetmiştir. Seksen beş protonu ve yalnızca yüz üç nötronu içeren bu atom çekirdeği, bu şekilde parçalanan bilinen en ağır çekirdek olmanın yanı sıra astatin elementinin bilinen en hafif izotopudur. Bu bulgu, atom fiziği alanında önemli bir adım teşkil etmektedir.

Astatin elementinin nadir yapısı ve özellikleri

Astatin, Dünya'da sadece daha ağır elementlerin bozunma ürünü olarak meydana gelmekte ve hiçbir zaman uzun süre varlığını sürdürmemektedir. Tüm izotopları radyoaktif karakterde olup, yarı ömürleri saatlerden nanosaniyelere kadar geniş bir aralıkta değişmektedir. Bu özellik, astatin elementini Dünya kabuğunda doğal olarak bulunan en nadir element haline getirmiştir. Herhangi bir zamanda küresel olarak bir gramdan daha az miktarının var olduğuna inanılmakta ve bu da sadece geçici izler halinde bulunabilmektedir. Astatin'in bu kadar nadir olması, onu incelemek ve anlamak için bilim insanlarının özel çabalar harcamasını gerektirmektedir.

Proton emisyonu yoluyla gerçekleşen alışılmadık bozunma süreci

Yeni çalışmada, araştırmacılar proton emisyonu yoluyla bozunan yeni bir astatin izotopu ortaya koymaktadırlar. Bu, oldukça tipik olmayan bir bozunma yoludur. Çekirdekler genellikle nötronları ve protonları birlikte alfa parçacıkları olarak yayarak veya elektronların ya da pozitronların emisyonu yoluyla beta bozunması şeklinde parçalanmaktadır. Proton emisyonu ise nadir bir radyoaktif bozunma şeklidir ve bu süreçte çekirdek kararlılığa doğru bir adım atmak için bir proton yayınlamaktadır. İlk yazar Henna Kokkonen, Finlandiya'daki Jyväskylä Üniversitesi'nden bir nükleer fizikçi olarak, bu tür egzotik çekirdeğin incelenmesinin kolay olmadığını belirtmektedir. Alışılmadık sayıda proton ve nötrona sahip olan bu atom çekirdekleri oldukça kararsız ve hızlı bozunmaya eğilimli hale gelmektedir.

Bu kısa varoluş süresi, diğer faktörlerin yanı sıra, onları çağırmak ve incelemek için sofistike yöntemler gerektirmektedir. Kokkonen ve meslektaşları bu yeni astatin izotopunu Jyväskylä Üniversitesi Hızlandırıcı Laboratuvarı'nda üretmişlerdir. Üretim süreci, iki çekirdeğin çarpışıp kaynaştığı ve ardından kararlılık arayışında parçacıkları atan kararsız bir bileşik çekirdek oluşturduğu bir füzyon-buharlaşma reaksiyonu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çekirdek, doğal bir gümüş hedefin seksen dört stronsiyum iyon ışını ile ışınlanmasıyla bu füzyon-buharlaşma reaksiyonunda üretilmiştir.