94種豐中子核壽命成功測(cè)定 稀土之謎將被解開？
2017年02月24日 8:37 5092次瀏覽 來源： 科技日?qǐng)?bào)社中國科技網(wǎng) 分類： 稀土 作者： 陳超
日本理化學(xué)研究所和北京大學(xué)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)最近利用重離子加速器，成功測(cè)定了質(zhì)量數(shù)A=144至174的94種豐中子核的壽命。這些豐中子核與生成稀土類元素相關(guān)。
研究小組在近期《物理評(píng)論快報(bào)》網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表了這一成果。他們首先用大強(qiáng)度鈾射束照射鈹，確定了銫（Cs，原子序數(shù)55）至鈥（Ho，原子序數(shù)67）的13種元素的豐中子核，然后對(duì)其進(jìn)行壽命測(cè)定，成功測(cè)定了94種豐中子核壽命，其中75種是首次測(cè)定。根據(jù)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)性分析，發(fā)現(xiàn)中子數(shù)N=97和N=105的元素衰變速度有急速加速現(xiàn)象。通過r過程（快中子捕獲過程）的理論計(jì)算進(jìn)行太陽系重元素合成驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了57種新數(shù)據(jù)對(duì)稀土元素組成起到非常重要的作用。
包括鑭系元素在內(nèi)的稀土類元素用途極廣，可用在手機(jī)電子零件、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、激光光學(xué)元件等各種高科技產(chǎn)品中。關(guān)于稀土類元素的起源，一般認(rèn)為源于質(zhì)量較大的天體在其生命終結(jié)時(shí)發(fā)生的超新星爆炸。超新星爆炸時(shí)產(chǎn)生大量中子，星體中比鐵輕的元素的原子核不斷吸收中子，同時(shí)發(fā)生貝塔衰變，形成穩(wěn)定的重原子核。這種一連串爆炸式的重元素合成過程稱作“r過程”。最近也有科學(xué)家認(rèn)為，可能中子星合并過程中大量生成豐中子超重元素，經(jīng)過核裂變反應(yīng)生成稀土類元素。理解r過程的時(shí)間、規(guī)模和重元素的生成量，需要了解原子核的壽命。迄今為止的理論計(jì)算存在較大的不確定性，因此需要實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。
該研究成果大幅度完善了稀土類元素合成的不確定性問題，向揭開重元素合成起源之謎邁出了一大步。
責(zé)任編輯：周大偉
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