科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了迄今為止最輕的鈾同位素。這一發(fā)現(xiàn)有可能揭示更多關(guān)于奇怪的α粒子的信息，這種粒子在某些元素衰變時會被放射出來。

新發(fā)現(xiàn)的鈾被稱為鈾-214，是一種同位素，它的中子比質(zhì)子多30個，比已知的第二輕的鈾同位素少一個中子。鈾-214比更常見的鈾同位素輕得多，包括鈾-235；后者用于核反應(yīng)堆，有51個額外的中子。

新發(fā)現(xiàn)的同位素不僅更輕，而且在衰變過程中還表現(xiàn)出獨特的行為。因此，新發(fā)現(xiàn)將幫助科學(xué)家更好地理解α衰變的過程——在這個過程里，原子核會失去一組兩個質(zhì)子和兩個中子，統(tǒng)稱為α粒子。

盡管科學(xué)家早就知道α衰變的過程，但經(jīng)過一個世紀(jì)的研究，他們?nèi)圆恢捆亮Ｗ有纬傻拇_切細(xì)節(jié)。

研究人員在中國蘭州的重離子研究機(jī)構(gòu)創(chuàng)造了新的鈾同位素。在那里，他們用一束氬元素粒子流轟擊由鎢制成的靶子，該靶子位于被稱為氣體填充反沖分離器的裝置內(nèi)。蘭州實驗室用的是重原子和核結(jié)構(gòu)光譜儀(SHANS)。通過用粒子流轟擊鎢，研究人員把質(zhì)子和中子打到材料里，從而創(chuàng)造出鈾。

鈾-214同位素的半衰期只有半毫秒。最常見的鈾-238的半衰期約為45億年，與地球的年齡差不多。

通過仔細(xì)觀察同位素的衰變過程，科學(xué)家們能夠研究強(qiáng)核力——將物質(zhì)結(jié)合在一起的四種基本力之一——作用于鈾表面的α粒子部分，亦即中子和質(zhì)子。

他們發(fā)現(xiàn)，每個α粒子中的質(zhì)子和中子的相互作用比原子量近似的其他元素要強(qiáng)得多。

研究人員說，這可能是由于鈾-214的原子核內(nèi)中子的具體數(shù)量。新同位素有122個中子，接近 "幻數(shù)126”，126由于中子數(shù)達(dá)到圓滿，所以特別穩(wěn)定。

因為中子多，科學(xué)家容易計算質(zhì)子和中子之間的強(qiáng)力相互作用。研究的主要作者、中國科學(xué)院物理學(xué)家張志遠(yuǎn)說，這些相互作用可以揭示出與核結(jié)構(gòu)和衰變過程有關(guān)的特征。

科學(xué)家們懷疑，更重的放射性元素里這種質(zhì)子—中子的相互作用可能會更強(qiáng)，如钚和镎的同位素。這些元素有更多的質(zhì)子，它們的軌道配置表明它們可能有比鈾同位素更強(qiáng)的相互作用。

科學(xué)家們希望研究其他中子接近幻數(shù)的元素；然而，由于這些元素的半衰期更短，將需要更靈敏的探測器和更強(qiáng)大的激光。

這些新發(fā)現(xiàn)于4月14日發(fā)表在《物理評論快報》上。

https://www./new-lightest-known-flavor-of-uranium-reveals-secrets-of-atomic-stability

評論勘誤

“每個α粒子中的質(zhì)子和中子的相互作用比原子量近似的其他元素要強(qiáng)得多” -> sciencealert原文本身有點理解偏差，要解釋清楚應(yīng)該是“鈾-214與其他擁有相近質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)的別的元素或同位素相比，這個鈾-214表面殼層處的p-n(質(zhì)子-中子成對)相互作用強(qiáng)度是最強(qiáng)的”

“由于中子數(shù)達(dá)到圓滿” -> due to the configuration of the neutrons in complete sets, or shells -> “由于126個中子剛好填滿了軌道或者說殼層”
“因為中子多，科學(xué)家容易計算” -> With this configuration, it is easier -> “在剛好126個中子(或相近數(shù)量)的情形，科學(xué)家容易計算”，鈾-214擁有122個中子所以也能計算

另外譯文的遣詞造句容易讓人理解成“鈾-214的p-n相互作用很強(qiáng)，因為接近幻數(shù)126，而126就等于特別穩(wěn)定，所以鈾-214才那么強(qiáng)那么穩(wěn)定”
但其實鈾-218才是剛剛好126個中子，鈾-218就比鈾-214更穩(wěn)定，前文也說了鈾-214的p-n相互作用比起質(zhì)子數(shù)中子數(shù)相近的同位素(例如包括鈾-218)更強(qiáng)，這恰恰說明了p-n相互作用越強(qiáng)它就反過來越不穩(wěn)定
那為什么要提一嘴“122接近幻數(shù)126”呢？其實重點不是為了講穩(wěn)不穩(wěn)定，而是為了解釋“中子殼層幾乎滿員，此時的方程最好求解”(就像給一群小孩子發(fā)一堆椅子，大家都坐下以后還有幾人沒椅子或者還有幾張空椅子就一目了然了)，然后才能引出“通過精確求解，我們找出了鈾-214的p-n相互作用那么強(qiáng)的具體原因”，而不是說“因為122接近126，126就穩(wěn)定，所以122就強(qiáng)”