Sciencemag.cz
Doporučujeme
Radioaktivní rozpad představuje základní fyzikální proces v přírodě, kdy nestabilní atomové jádro ztrácí energii prostřednictvím záření. Studium způsobů jaderného rozpadu je zásadní pro pochopení vlastností atomových jader. Zejména exotické způsoby rozpadu, jako je emise protonů, poskytují nezbytné spektroskopické nástroje pro zkoumání struktury jader daleko od oblasti stability.
V nové studii fyzikové z Čínské akademie věd a jejich spolupracovníci popsali první pozorování a spektroskopii hliníku-20, dosud neznámého a nestabilního izotopu, který se rozpadá prostřednictvím vzácného procesu emise tří protonů.
„Al-20 je nejlehčí izotop hliníku, který byl dosud objeven. Má o sedm neutronů méně než stabilní izotop hliníku,“ uvádí první autor studie Xu Xiaodong.
Pomocí techniky rozpadu za letu v separátoru fragmentů Helmholtzova centra pro výzkum těžkých iontů GSI v německém Darmstadtu vědci změřili úhlové korelace produktů rozpadu a z nich odvodili i existenci dosud neznámého jádra hliníku-20. Podrobnou analýzou úhlových korelací se zjistilo, že základní stav hliníku-20 se nejprve rozpadá vyzařováním jednoho protonu do přechodného základního stavu hořčíku-19, načež následuje rozpad základního stavu hořčíku-19 současným vyzářením 2 protonů. Hliník-20 je prvním pozorovaným emitorem 3 protonů, jehož dceřiné jádro s rozpadovým produktem 1 protonu je radioaktivní jádro se 2 protony. (Poznámka: prostě nejdřív emise 1 protonu, pak 2.)
Dále se ukázalo, že rozpadová energie základního stavu hliníku-20 je výrazně menší než předpovědi odvozené z izospinové symetrie, což naznačuje možné porušení izospinové symetrie v hliníku-20 a jeho zrcadlovém partnerovi neonu-20. Tento objev je podpořen nejmodernějšími teoretickými výpočty, které předpovídají, že spinová parita základního stavu hliníku-20 se liší od spinové parity základního stavu neonu-20.
K dnešnímu dni vědci objevili více než 3 300 nuklidů, ale méně než 300 z nich je stabilních a vyskytuje se v přírodě. Zbytek tvoří nestabilní jádra podléhající radioaktivnímu rozpadu. Běžné způsoby rozpadu, jako je α rozpad, β– rozpad, β+ rozpad, zachycení elektronu, γ záření a štěpení, byly objeveny v polovině 20. století. V posledních několika desetiletích díky obrovskému rozvoji experimentálních zařízení pro jadernou fyziku a detekčních technologií zjistili vědci při studiu jader vzdálených od oblasti stability, zejména v jádrech s nedostatkem neutronů, několik exotických způsobů rozpadu.
V 70. letech 20. století byla objevena radioaktivita, při které jádra rozpadají vyzařováním protonu. V 21. století pak následovala dvouprotonová radioaktivita některých jader s extrémním nedostatkem neutronů. V posledních letech byly pozorovány ještě vzácnější jevy rozpadu, jako je emise tří, čtyř a pěti protonů.
Rozpad hliníku 20 s emisí 3 protonů. Credit: Xu Xiaodong
X.-D. Xu et al, Isospin Symmetry Breaking Disclosed in the Decay of Three-Proton Emitter Al20, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/hkmy-yfdk
Zdroj: Chinese Academy of Sciences / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Izospin viz Wikipedia.cz
Co jsem zaznamenal, tak emise tří, čtyř a pěti protonů ze základního stavu jádra neproběhly simultánně, ale byly vždy kaskádou jedno- a dvouprotonových emisí (jediný n>2 rozpad uvedený v NUBASE2020 – tříprotonový pro K-31 je tvořený kaskádou 1p na Ar-30 a následně 2p na Cl-29; pětiprotonový rozpad objevený v r. 2023 pro n-9 kaskádou 1p na C-8, 2p na Be-6 a 2p na He-4 – viz https://sciencemag.cz/objevili-dusik-9-izotop-s-pouhymi-2-neutrony/).
Mohl by to autor nebo někdo z čtenářů vyvrátit novějším objevem simultánní víceprotonové emise ze základního stavu? (Objevy jader daleko od linie stability systematicky nesleduji.)