科学家们几十年来首次成功地研究了元素周期表上最难以捉摸和最重的元素之一——爱因斯坦。这一成就使化学家们离发现所谓的“稳定岛”又近了一步。据认为,一些最重、寿命最短的元素就居住在这里。
美国能源部于1952年在第一次氢弹试验的结果中首次发现了爱因斯坦。这种元素在地球上并不是自然存在的,只能通过专门的核反应堆以极微小的数量产生。它也很难从其他元素中分离出来,具有高放射性并迅速衰变,这使得研究它变得极其困难。
加州大学劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的研究人员最近创造了一个233毫微克的纯爱因斯坦样品,并对该元素进行了自20世纪70年代以来的第一次实验。在此过程中,198平台是菲律宾著名线上菠菜公司
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科学家在伯克利实验室研究爱因斯坦。
物理学家对爱因斯坦几乎一无所知。
“仅仅因为它在元素周期表中的位置,198平台是菲律宾著名线上菠菜公司
198彩开户怎么样,已经稳定成长发展达到3年多,实力不容小觑,这背后的原因必然是强大的财团以及技术人员鼎力相助造成的。,它就很难制造出来,”论文的合著者科里·卡特(Korey Carter)告诉趣味科学网站,他是爱荷华大学(University of Iowa)的助理教授,曾在伯克利实验室担任科学家。
与锕系(元素周期表底部的15种金属元素)中的其他元素一样,爱因斯坦是通过用中子和质子轰击目标元素(这里是锔)产生更重的元素而形成的。研究小组使用了田纳西州橡树岭国家实验室的一个专用核反应堆,那里是世界上少数几个可以制造爱因斯坦的地方之一。
然而,该反应的目的是制造锎——一种用于核电站的重要商业元素——因此它只能产生非常少量的副产品爱因斯坦。从锎中提取爱因斯坦的纯样品具有挑战性,因为这两种元素之间存在相似性,这意味着研究人员最终只得到了爱因斯坦-254的一小部分样品,这是这种难以捉摸的元素中最稳定的同位素之一,或者说是版本。
“这是非常少量的物质,”卡特说。“你看不见它,唯一能分辨出来的方法就是通过它的放射性信号。”
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爱因斯坦254的半衰期为276天,这是物质衰变的一半时间,它分解成锫250,释放出具有高度破坏性的伽马辐射。新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的研究人员设计了一种特殊的3d打印样品支架,用来放置爱因斯坦的物体,保护伯克利实验室的科学家们免受辐射。
然而,该元素的衰变也给研究人员带来了其他问题。
“它在持续衰减,所以当你研究它的时候,你每个月都会失去7.2%的质量,”Carter说。“你在计划实验时必须考虑到这一点。”
伯克利实验室的研究小组习惯于处理半衰期较短的其他元素。尽管如此,该团队在COVID-19大流行爆发之前就开始了工作,这意味着他们失去了宝贵的时间,无法完成所有计划中的实验。
令人惊讶的结果
这项研究的主要发现是测量了爱因斯坦键长——两个键合原子之间的平均距离——这是一种基本的化学性质,可以帮助科学家预测它如何与其他元素相互作用。他们发现,爱因斯坦的键长与锕系元素的总趋势相反。这是过去在理论上预测过的,但从未被实验证明过。
与锕系的其他元素相比,爱因斯坦在光照下的发光方式也非常不同,卡特将其描述为“一种前所未有的物理现象”。需要进一步的实验来确定原因。
这项新研究“为能够在非常小的量上进行化学研究奠定了基础,”卡特说。“我们的方法将允许其他人以同样的方式研究其他元素,突破界限。”
该团队的研究还可以使未来创造爱因斯坦变得更容易。在这种情况下,爱因斯坦可能被用作一个目标元素,用于创造更重的元素,包括未被发现的元素,比如假设的119号元素,也被称为ununmillennium。一些化学家的终极目标之一是发现假想的半衰期为几分钟甚至几天的超重元素,这意味着它们“生活”在这个稳定的岛上,而其他重元素的半衰期最多只有几微秒。
这项研究于2月3日在线发表在《自然》杂志上。