Väitöskirjatutkija Arthur Jaries työssä RFQ-laitteella. Kuva: Jyväskylän yliopisto. Kuva: Jyväskylän yliopisto.

Uutta tietoa raskaiden alkuaineiden synnystä – mittaukset paljastivat kiinnostavan piirteen radioaktiivisista lantaani-isotoopeista

Kun Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorion tutkijat mittasivat erittäin tarkasti radioaktiivisten lantaani-isotooppien atomimassoja, he löysivät mielenkiintoisen piirteen niiden ydinten sidosenergioista.

Löydös tarjoaa olennaista dataa sen mallintamiseen, kuinka rautaa raskaammat alkuaineet ovat syntyneet.

Samalla selvisi, että uuden piirteen ymmärtämiseen tarvitaan lisää sekä kokeellista tutkimusta että teoreettisten ydinmallien kehitystyötä.

Tutkimustulokset julkaisi Physical Review Letters.

Maailman ensimmäiset onnistuneet mittaukset

Runsasneutronisten ydinten sidosenergiat ovat olennaisia laskuille, joilla mallinnetaan raskaiden alkuaineiden syntyä maailmankaikkeudessa.

Jyväskyläläistutkijat tuottivat radioaktiivisia, runsasneutronisia lantaani-isotooppeja niin kutsutulla Igisol-laitteistolla.

Tuotetut isotoopit ovat hyvin lyhytikäisiä, joten niiden ominaisuuksien tutkiminen on vaikeaa.

Jyväskyläläiset kykenivät kuitenkin määrittämään kaikkiaan kuuden lantaani-isotoopin atomimassat erittäin tarkasti.

”Kahden eksoottisimman isotoopin, lantaani-152:n ja lantaani-153:n massat mittasimme ensimmäistä kertaa maailmassa”, iloitsee professori Anu Kankainen.

Kankainen johti tutkimusta osana Euroopan tutkimusneuvoston ERC-projektiaan.

Neutronitähtien törmäyksissä havaittava ilmiö

Mitatuista atomimassoista tutkijat määrittivät neutronin irrotusenergiat lantaani-isotoopeissa.

Neutronin irrotusenergia kertoo ytimen rakenteesta ja on olennainen tieto astrofysikaalisen reaktion todennäköisyyksien laskemiselle nopeassa neutronisieppaus- eli r-prosessissa.

”Prosessi tapahtuu ainakin neutronitähtien törmäyksissä, joista kuuluisimpana todisteena on GW170817-neutronitähtien törmäyksen yhteydessä havaittu kilonova”, Kankainen kertoo tiedotteessa.

Tutkijan ruudulle ilmestyi ennennäkemätön kumpu

Tutkijat havaitsivat, kahden neutronin irrottamiseen tarvittavat energiat kasvavat voimakkaasti, kun siirrytään lantaani-149-isotoopista lantaani-150- isotooppiin.

Näin löytynyt ”kumpu” on ainutlaatuinen.

”Yksikään nykyisistä massamalleista ei pysty selittämään sitä”, kertoo väitöskirjatutkija Arthur Jaries.

Kumpu voisi hänen mukaansa johtua lantaani-isotooppien ytimen rakenteen äkillisestä muutoksesta. Asian varmentamiseen tarvitaan kuitenkin täydentäviä menetelmiä, kuten laser- tai ydinspektroskopiaa.

Teoreettiset mallit vaativat hiomista

Lantaani-isotooppien uudet, tarkat massat muuttivat laskettuja neutronisieppausreaktioiden todennäköisyyksiä jopa 35 prosenttia.

”Saadut tulokset ovat tärkeitä sen ymmärtämiseksi, miten harvinaiset maametallit syntyvät r-prosessissa”, Anu Kankainen sanoo.

”Mittaukset myös osoittivat, että nykyisissä teoreettisissa massamalleissa, joita tarvitaan näissä astrofysikaalisissa laskuissa, on vielä kehitettävää. Ne kun eivät tätä piirrettä pystyneet ennustamaan.”


 

Tilaa Kemiamedian uutiskirje!

Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista. Osallistut samalla arvontaan!

Lue lisää ja tee tilaus täällä.

Kerro Kemiamedian toimitukselle mielipiteesi!

 

Nimi(Pakollinen)
This field is hidden when viewing the form
Mitä mieltä olit artikkelista? Lähetä meille palautetta.
Kenttä on validointitarkoituksiin ja tulee jättää koskemattomaksi.

Lisää uutisia