Используя новый масс-сепаратор радиоактивных изотопов, названный Системой разделения изотопов KEK (KISS), который разработан и эксплуатируется Центром ядерных наук Вако при Организации исследования ускорителей высоких энергий в Японии, международная группа физиков-экспериментаторов произвела первые в мире очищенные пучки тантала-187 (187Ta) — разработка, которая теперь может позволить проводить лабораторные эксперименты по «взрывающимся звездам».
Тантал, химический элемент с символом Ta и атомным номером 73, представляет собой редкий, твердый, сине-серый блестящий переходный металл, обладающий высокой устойчивостью к коррозии.
Природный тантал состоит из двух стабильных изотопов: 181Ta и 180mTa. Также известно 35 искусственных радиоизотопов, самый долгоживущий из которых — 179Ta с периодом полураспада 1,82 года. 187Ta имеет период полураспада около 2 минут.
Тантал чрезвычайно трудно испарить, поэтому профессору Университета Суррея Филипу Уокеру и его коллегам пришлось улавливать радиоактивные атомы тантала в газообразном аргоне под высоким давлением, ионизируя атомы с помощью точно настроенных лазеров.
После этого можно было бы выбрать один изотоп радиоактивного тантала для подробного исследования.
В своей работе ученые обнаружили, что при образовании в метастабильном состоянии ядро 187Ta быстро и нерегулярно вращается. Они обнаружили, что гамма-«отпечаток» 187Ta имел характерную вытянутую форму (мяч для регби), но одновременно с намеком на сжатую форму (блин).
Они считают, что их результаты намекают на возможность более резкого изменения формы тантала до полного сплющенного вращения, которое они намерены подробно изучить в будущих экспериментах.
«Теория предполагает, что еще два нейтрона могут изменить форму 187Ta из вытянутой в сжатую, поэтому 189Ta является целью будущих исследований», — говорят исследователи.
«Однако теперь кажется, что есть реальная возможность пойти дальше и достичь неизведанного 199Ta со 126 нейтронами, чтобы проверить механизм взрывающейся звезды».
«Наш KISS — это уникальная установка, которая может предоставить неизученные тяжелые ядра, такие как 187Ta, 189Ta и 199Ta, для исследования экзотических ядерных структур», — сказал соавтор доктор Йошиказу Хираяма, исследователь из Центра ядерных наук японской организации ускорителей высоких энергий.
«Мы начали вникать в механизм синтеза элементов во Вселенной с помощью ядерных исследований в KISS».
Результаты команды ученых опубликованы в журнале Physical Review Letters.