Exploring the Borders of the Nuclear Landscape / Esplorando i confini del paesaggio nucleare

Exploring the Borders of the Nuclear Landscape / Esplorando i confini del paesaggio nucleare

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Scientists have precisely measured the masses of 19 neutron-rich nuclei, discovering a new isotope of uranium in the process.

The properties of heavy, neutron-rich isotopes are poorly known owing to difficulties in synthesizing these nuclei. Now Toshitaka Niwase at the High Energy Accelerator Research Organization (KEK) in Japan and his colleagues have helped to fill this knowledge gap. The researchers have directly determined the masses of 19 such isotopes, including a previously undetected uranium isotope: ²⁴¹U. These measurements will both test and refine existing nuclear models.

Niwase and his colleagues carried out their experiments at the KEK Isotope Separation System (KISS) facility in Saitama, Japan. They accelerated a beam of ²³⁸U nuclei into a rotating target of ¹⁹⁸Pt nuclei. This process transferred multiple nucleons—protons and neutrons—between the beam and target nuclei, forming the isotopes of interest. The researchers then studied these isotopes using time-of-flight mass spectrometry, a method in which an ion’s mass is determined from the time it takes to travel a certain distance through a medium.

The team obtained precise mass values for 19 heavy isotopes that contain between 143 and 150 neutrons: ²³⁹Pu to ²⁴²Pu, ²³⁹Np to ²⁴²Np, ²³⁵U to ²⁴²U, and ²³⁵Pa to ²³⁷Pa. For most of these nuclei, these are the first direct mass measurements. The researchers say that their use of multinucleon transfer reactions combined with time-of-flight mass spectrometry provides a new way to probe the boundaries of the nuclear landscape. They also suggest that other combinations of beam and target nuclei could be used to synthesize and study nuclei possessing up to 154 neutrons.

ITALIANO

Gli scienziati hanno misurato con precisione le masse di 19 nuclei ricchi di neutroni, scoprendo un nuovo isotopo di uranio nel processo.

Le proprietà degli isotopi pesanti e ricchi di neutroni sono poco conosciute a causa delle difficoltà nella sintesi di questi nuclei. Ora Toshitaka Niwase della High Energy Accelerator Research Organization (KEK) in Giappone ed i suoi colleghi hanno contribuito a colmare questa lacuna di conoscenza. I ricercatori hanno determinato direttamente le masse di 19 di questi isotopi, incluso un isotopo di uranio precedentemente non rilevato: ²⁴¹ U. Queste misurazioni testeranno e perfezioneranno i modelli nucleari esistenti.

Niwase ed i suoi colleghi hanno condotto i loro esperimenti presso la struttura KEK Isotope Separation System (KISS) a Saitama, in Giappone. Hanno accelerato un raggio di ²³⁸ nuclei U in un bersaglio rotante di ¹⁹⁸ nuclei Pt. Questo processo ha trasferito più nucleoni, protoni e neutroni, tra il raggio ed i nuclei bersaglio, formando gli isotopi di interesse. I ricercatori hanno quindi studiato questi isotopi utilizzando la spettrometria di massa a tempo di volo, un metodo in cui la massa di uno ione viene determinata dal tempo necessario per percorrere una certa distanza attraverso un mezzo.

Il gruppo ha ottenuto valori di massa precisi per 19 isotopi pesanti che contengono tra 143 e 150 neutroni: da ²³⁹ Pu a ²⁴² Pu, ^{da 239} Np a ²⁴² Np, ^{da 235} U a ²⁴² U e da ²³⁵ Pa a ²³⁷ Pa. Per la maggior parte di questi nuclei, questi sono le prime misure dirette di massa. I ricercatori affermano che il loro uso di reazioni di trasferimento multinucleone combinato con la spettrometria di massa a tempo di volo fornisce un nuovo modo per sondare i confini del panorama nucleare. Suggeriscono anche che altre combinazioni di fasci e nuclei bersaglio potrebbero essere utilizzate per sintetizzare e studiare nuclei che possiedono fino a 154 neutroni.

Da:

https://physics.aps.org/articles/v16/s40?fbclid=IwAR0v79Ls2VV8P3HhSkMGQJmUn3lP9UtUqDX-CtDfK7kAoASEn2bjXGriPIU