作者:M. Block 来源:《自然》 发布时间:2010-2-23 11:24:48
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用离子阱精确测量锘原子质量
 
以德国亥姆霍兹重离子研究中心(GSI)为首的一个国际研究小组首次成功使用离子阱捕获了102号元素锘的原子,并精确测量了锘原子的质量。该方法使获得长寿命的超重元素成为可能。相关研究成果发表在近期的《自然》杂志上。
 
除了地球上自然存在的92种元素外,科学家们已陆续发现20多种人为产生的化学元素。在这些元素中,原子序数超过103(或105)的元素被称为超重元素。到目前为止所生成的超重元素的寿命都很短,大多在秒和毫秒的量级。由于超重原子核数量少且寿命短,科学家们一直无法直接测量它们的质量和电荷,只能通过测量它们的α衰变链来间接推断。
 
现在,由GSI主任迈克尔·布洛克领导的国际科研小组成功研制出一套复杂的试验装置SHIPTRAP,并将其与曾发现6个超重元素的速度过滤器连接在一起,不仅成功捕获了锘原子,还精确测量了它的质量。
 
科学家们先用加速器发射的钙离子轰击铅箔来产生锘,然后用过滤器将锘与其他反应产物分开。在SHIPTRAP装置中,锘离子先在充满气体的空腔中被减速,然后被所谓的彭宁离子阱捕获。在离子阱磁场的作用下,锘离子在一个很小的螺旋轨道上以特定的频率运动,通过它锘原子的质量可以被直接计算出来。测量的精度可以达到百万分之五。
 
这是首次在没有理论假设的帮助下,以空前的精度直接确定锘原子的质量。而质量是原子的一个基本属性,通过它可以直接计算出原子组成的结合能。反过来,这也决定了原子的寿命或稳定性。因此,科学家们认为在离子阱中可能会发现寿命非常长的超重元素。
 
迈克尔·布洛克表示,锘原子质量的精确测量只是他们新研发的测试设置SHIPTRAP成功的第一步。他们现在的目标是要继续完善测试装置,向越来越重的元素前进,将来或许有一天能够到达超重稳定岛。(来源:科技日报 李山)
 
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