Rahvusvaheline teadlaste töörühm sooritas eksperimendi Maa haruldaseima elemendi astaadiga. Viimased teadmised astaadi füüsikaliste ning keemiliste omaduste kohta laekusid 49. aastat tagasi.
Kõik astaadi looduslikud vormid on alfaradioaktiivsed. Et lühikese elueaga alfakiirgus sobib hästi vähkkoe organismisiseseks hävitamiseks, on teadlaste tähelepanu haruldase aatomi omaduste kirjeldamisele mõistetav.
York-i Ülikooli professori Andrei Andreyevi ning Euroopa Tuumauuringute Keskuse CERN-i teadlase Valentine Fedossejevi koostööprojekt avaldati teadusajakrijas Nature Communications.
Sarnaselt välimiste valentselektronide seoseenergiale, on aatomi ionisatsioonienergia seotud elemendi keemilise reaktiivsusega ning kaudselt ka elemendi keemiliste sidemete stabiilsusega. Astaadi stabiilseima isotoobi eluiga on 8,1 tundi.
„Astaadiga tehtud eksperimentide tulemusi saab üldistada ülirasketele elementidele. Näiteks on ekstrapoleeritud astaadiga homoloogse 117nda elemendi omadusi,“ ütles professor Andreyev. Astaat oli viimane Mendelejevi tabeli tundmatu ionisatsioonipotentsiaaliga element.
Astaadi avastasid katses, milles pommitati alfaosakestega vismutmärklauda, 1940. aastal Kalifornia Ülikooli teadlased Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie ning Emilio Sergè. Viimane elemendi füüsika kohta tulemusi andnud eksperiment toimus 1964. aastal, kui jälgiti 70 nanogrammi astaadi UV spektraaljooni.
Astaadi ionisatsioonipotentsiaal määrati CERN-i radioaktiivsete isotoopide generaatoriga ISOLDE (On-Line Isotope Mass Separator, loe siit). Selleks suunati kõrge energiaga footonkiir laser-ioonallika aktiivkeskkonda. Astaadi aatomi üleminekuenergiatele vastavat laseri lainepikkust pikendati soovitud ionisatsiooniastmeni järk-järgult. Samas laboris on võimalik valmistada mitmete eri isotoopide kiiri. Labori olulisemateks masinateks on RILIS (Resonance Ionization Laser Ion Source) ning elektromagnetiline osakesteeraldi.
Astaadi uurimiseks arendatud allikasisese resonants-ionisatsioonspektroskoopial (in-source resonance ionization spectroscopy) põhineva meetodi arendasid Belgia Leuveni Ülikooli teadlased. Astaadi ioon tuvastati karakteerse alfalagunemise järgi.
Paralleelne uurimistöö käis Kanada tuumafüüsika instituudi TRIUMF isotoobikeskuses. Seal avastati kolmeastmelises ionisatsiooniprotsessis uued astaadi spektri infrapunased üleminekuenergiad. Kanadas töödeldud andmeid kasutasid hiljem ISOLDE teadlased.
Astaadi ionisatsiooniläve uurimine päädis uute, suure energiaga resonantsolekute avastamisega, mida teatakse ka Rydbergi olekutena. Nimetatud resonantsspektrist ionisatsioonipotentsiaal avastatigi.
RILIS töörühma juht Feodesejev kommenteeris:“Allikasisene laserspektroskoopia on lühikese elueaga isotoopide omaduste uurimiseks praegu täpseim meetod. See sobib hästi tehislike üliraskete elementide vaatlemiseks. Astaadi omaduste avastamine lisas enesekindlust teistegi tuumafüüsika laborite töösse. Meilt on eeskuju võtnud nii Prantsusmaa GANIL (Grand Accélérateur National d’Ions Lourds) kui Venemaa JINR ( Joint Institute for Nuclear Research) füüsikud.“
„Tööpõld laienes. Nüüd saame uurida täiendavaid astaadi aatomi omadusi, näiteks selle läbimõõtu. Nii mõndagi uut oleme teada saanud ka kergete tuumade liitumisprotsessidest. Rahvusvaheline koostöö jätkub, vastavad projektid on olemas,“ lisas Andreyev täiendavalt.
Allikas: Phys.org
Leave a Reply