Эпизоды из жизни Нептуния
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Нептуний — первый искусственный химический элемент, полученный в лаборатории. Известны его изотопы — их насчитывают до двадцати восьми видов, различающихся по числу нейтронов в ядре. Только один из них «долгожитель» — это нептуний- 237. Его период полураспада равен 2,2 миллиарда лет. Остальные изотопы элемента № 93 весьма короткоживущие.
Например, сколько проживет на свете нептуний- 238? Этот вопрос изучала группа физиков. Они провели специальные зксперименты на циклотроне, используя метод «эффекта теней». Эксперимент проводился по следующей схеме. Ученые взяли монокристалл двуокиси урана и подвергли его облучению потоком дейтронов — ядер тяжелого водорода. На выходе регистрировали осколки деления и свободные нейтроны. Анализ всей реакции в целом показал, что в ходе ее образуются промежуточные «продукты», ими оказались разнообразные изотопы нептуния, точнее, их ядра. Все они получились короткоживущими. Но как долго? Скажем, нептуний 239 и нептуний 240 просуществовали — перед тем как распасться на осколки — так мало, что чувствительная аппаратура не смогла этого времени «бытия» замерить.
Намного дольше прожил только один изотоп нептуний 238. Его существование заметили даже приборы, оно длилось около десяти в минус пятнадцатой степени секунды. Но здесь обнаружились нюансы. Ядра «умирали», то есть делились на осколки, не по экспоненциальному закону, как это им положено по установлениям ядерной физики. Точнее говоря, их оказалось две разные группы. Порознь каждая из них в своем распаде уже соответствовала упомянутому закону. Откуда же они, эти группы, берутся?
Ученые выяснили, что в течение столь короткой жизни нептуний-238 порой успевает последовательно пройти через два этапа возбужденных, то есть чреватых делением, состояний. Часть ядер не выдерживает уже первого «испытания возбуждением» и тут же распадается. Другая благополучно минует его и делится уже только на втором этапе. Отсюда и разное время жизни совершенно одинаковых ядер в обеих группах.