周期表の第 8 周期が始まろうとしており、物理学者は超重元素を「作成」しています。

[モバイルソフトウェア：BoKeYuan] 物理学者による小さな原子核と大きな原子核の衝突の測定は、新しい元素を作るための探求に情報を提供し、超重元素を含む新しい化学反応につながる可能性があります。実験原子物理学者にとって、2つの魅力的な目標がほぼ達成可能となっている。1つは周期表の第8周期に到達することである。これまで科学者たちは、水素（陽子1個）から気体（陽子118個）まで、最初の7周期のすべての元素を合成してきたため、より重い元素を合成できれば新たな境地が開けることになる。

もう一つの目標は、超重原子核の海の中に「安定の島」を見つけることです。超重原子核とは、一般的に陽子の数が増えるほど不安定になる元素です。たとえば、ニオブの最も安定した同位体（陽子数 113）の半減期は約 8 秒ですが、Og の半減期はわずか 0.7 ミリ秒です。しかし理論家たちは、この傾向はOg以外の核では変化するだろうと考えています。物理学者たちは、陽子と中性子の魔法数、つまり「二重魔法数」を持つ、特に安定した原子核が存在すると推測している。長寿命の超重元素は、はるかに長い時間を要する反応を伴う新しいタイプの化学の道を開くことになるだろう。

これらの目標を達成するためには、単一の原子を合成するのに 3 か月以上かかると推定されているため、実験者は超重原子核を生成する可能性を最大化する方法を決定する必要があります。これを行うには、核ポテンシャルの引力により 2 つの原子核が互いに近づくときに受ける反発力を知る必要があります。現在、日本の理化学研究所西田加速器科学センターの田中大樹氏とその同僚は、小さな原子核（ネオン、マグネシウム、カルシウム）を大きな原子核（プルトニウムとウラン）に発射し、それらがどのように散乱するかを測定することで、この反発力を測定した。

彼らは、反発障壁は主にラグビーボールのような形をした大きな原子核の変形によって影響を受けることを発見した。既知の超重元素を生成するための励起関数と比較すると、より小さな原子核を励起して変形したより大きな原子核の側面に近づけることが、新しい超重原子核を生成するための最も効果的な戦略となることが示唆されます。この傾向がより重い原子核にも当てはまる場合、より小さな原子核の最適エネルギーは、より大きな原子核の反発障壁を測定するだけで決定でき、これには約 1 日しかかからないはずです。この体系的な研究から、研究者らは新しい元素を合成するために必要な最適な入射エネルギーを推定する新しい方法を提案した。

研究チームはこの知識を利用して新たな超重元素を作り出すことを計画している。短期的には、彼らは元素番号119や元素番号120のような新しい元素を作ろうとするだろう。10年か20年後には「安定の島」に到達できるかもしれないが、それがどこにあるかは定かではない。これらのシステムの準弾性バリア分布は、ガス充填反跳イオン分離器による測定を使用して抽出され、結合チャネル計算と比較されました。

結果は、ポテンシャル障壁の分布が主にラドン標的核の変形、入射核の振動または回転励起、および捕獲前の中性子の移動プロセスによって影響を受けることを示しています。実験的障壁プロファイルと蒸発残留物の断面を比較すると、熱核融合反応は、入射粒子が新しく変形したコアの短軸に沿って近づくときに、小さな衝突を利用していることが示唆されます。

ボー・ケ・ユアン研究/出典: 理化学研究所