Bằng chứng thuyết phục về một đồng vị nhẹ mới của nitrogen
Chỉ với hai neutron với bảy proton, Nitrogen-9 là trường hợp đầu tiên về một hạt nhân phân rã bằng việc phát xạ năm proton từ trạng thái nền của nó.
Robert Charity, một giáo sư nghiên cứu về hóa học ở trường Nghệ thuật và Khoa học tại ĐH Washington, St. Louis, đã miêu tả đồng vị nhẹ mới của nitrogen trong một công bố mới, xuất bản trên tạp chí Physical Review Letters 1.
Nuclide Nitrogen-9 có thời gian sống ngắn (nuclide là một nguyên tử được xác định từ số proton, neutron và năng lượng của hạt nhân nguyên tử), nằm trên vùng rìa giàu proton của biểu đồ về các Nuclide và gần với giới hạn của một trạng thái hạt nhân. Charity và cộng sự thu được bằng chứng thực nghiệm cho Nitrogen-9 từ dữ liệu thu thập ở Phòng thí nghiệm máy gia tốc Cyclotron siêu dẫn quốc gia Mỹ.
Nitrogen-9 có thể được xem như gồm năm proton không liên kết xung quanh một hạt alpha (một nhóm có liên kết chặt chẽ hai proton và hai neutron). Nhóm này được gắn kết trong thời gian rất ngắn ngủi qua những tương tác chung giữa chúng. Các proton không liên kết được giải phóng theo từng bước, với một proton ban đầu thoát ra, nối tiếp một phát thải đồng thời của một cặp proton đầu tiên rồi ngay sau đó là cặp proton thứ hai.
“Sự phân rã này của Nitrogen-9 giống như việc tháo từng lớp của một con búp bê Nga; mỗi phân rã lại tiết lộ một nuclide khác, và nuclide này đến lượt mình lại kéo theo phân rã của một proton và một cặp proton”, Charity nói. “Sự tồn tại của một hệ lạ là một thử nghiệm tốt cho cơ học lượng tử về các hệ nhiều hạt mở hoặc không liên kết”. Nỗ lực hợp tác nghiên cứu của nhóm của ĐH Washington còn thu hút được cả các nhà lý thuyết về các hệ lượng tử mở từ ĐH bang Michigan và ĐH Phúc Đán, Trung Quốc.
Song song với miêu tả về Nitrogen-9, Charity và Lee Sobotka, một giáo sư hóa học và vật lý của trường Nghệ thuật và khoa học, đã xuất bản một bài báo nữa trên Physical Review C miêu tả cách phân tích các dạng thực nghiệm mà kết quả thu được về các hạt nhân lạ 2. “Các nguyên tố chúng ta có đều được tạo ra bằng một loạt cơ chế hoạt động thông qua những chất trung gian không có xung quanh chúng ta”, Sobotka nói. “Những chất trung gian đó không bền và thường có tỉ lệ neutron trên proton cao bất thường. Công trình của chúng tôi bao gồm cả việc tái tạo cấu trúc của nhiều hạt nhân và các phản ứng tạo ra nó”.
Nghiên cứu về các hình thức hạt nhân không bền và các phản ứng tạo ra nó cho phép các nhà khoa học hiểu tại sao chúng ta có các đồng vị đang tồn tại trên trái đất và tại sao một số lại nhiều vô kể còn số khác lại vô cùng hiếm hoi.
Thanh Phương tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2023-10-strong-evidence-isotope-nitrogen.html
https://physics.wustl.edu/news/strong-evidence-found-new-light-isotope-nitrogen
—————————
1. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.172501
2. https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.108.044318
