Ученые предложили технологию измерения спектров ионов сверхтяжелых химических элементов с порядковым номером Z более 102. Подобные измерения имеют фундаментальное значение для космологии, астрофизики и развития теории атомной структуры.
Предложена новая технология измерения спектров сверхтяжелых ионов / ©www.kurzweilai.net
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters и отражены в дайджесте Physics. Элементы с порядковым номером выше 102 синтезируются искусственно с помощью ускорителей и сепараторов отдачи с выходом не более одного иона в секунду, а распадаются за десятки секунд. Традиционными спектральными методами удалось изучить структуру атомов элементов вплоть до нобелия (Z=102).
Техника, позволяющая продвинуться по периодической системе дальше, разработана международной группой ученых из Германии, России и США, в состав которой вошел профессор Центра энергетических наук Сколтеха Алексей Бучаченко.
Новый метод, названный лазерной резонансной хроматографией, заключается в том, что лазерное возбуждение иона фиксируется по времени его дрейфа в атмосфере инертного газа. Скорости дрейфа ионов в различных электронных состояниях различаются, и появление ионов, прибывающих на детектор быстрее или медленнее, чем остальные, надежно фиксирует резонанс возбуждающего лазера с электронным переходом в ионе.
В отличие от обычной спектроскопии лазерного возбуждения, фиксирующей появление фотонов или ионов с определенным отношением заряда к массе, новый метод идентифицирует электронное состояние иона по тонкой зависимости его взаимодействий с атомами инертного газа от электронной конфигурации.
По словам профессора Сколтеха Алексея Бучаченко, измерение спектральных линий сверхтяжелых элементов имеет фундаментальное значение для космологии, астрофизики и развития теории атомной структуры. «Пока нам удалось надежно предсказать лазерную резонансную хроматографию ионов лоуренсия (Z=103), последнего из неисследованных тяжелых элементов, и смоделировать оптимальные параметры для ее экспериментальной реализации.
Предложенный метод открывает достаточно широкие возможности в разных областях атомной и ядерной физики, сопряженные с решением интересных теоретических задач. Надеюсь, что продолжение плодотворного сотрудничества позволит нам исследовать хотя бы некоторые из них. Мы благодарны Европейскому исследовательскому совету и Российскому фонду фундаментальных исследований за поддержку».
