מדענים ממוסדות עולמיים מובילים מקדמים את הבנתנו את הטבלה המחזורית על ידי חקר אלמנטים כבדים ו"אי היציבות" התיאורטי. המחקר שלהם, המודגש בפרסומים מדעיים יוקרתיים, שואף לחשוף את התכונות של יסודות עם יותר מ-103 פרוטונים ולחזות את התנהגותם באמצעות מודלים תיאורטיים. עבודה זו מבטיחה להרחיב את גבולות הטבלה המחזורית ולהשפיע על מגוון תחומים מדעיים.
מדענים מאוניברסיטת מאסי בניו זילנד, אוניברסיטת מיינץ בגרמניה, אוניברסיטת סורבון בצרפת והמתקן לקורות איזוטופים נדירות (FRIB) דנים בגבול הטבלה המחזורית ובתיקון המושג "אי היציבות" עם לאחרונה התקדמות בחקר יסודות סופר-כבדים. עבודתם היא תכונת השער של פברואר 2024 סקירת טבע פיזיקה.
בנוסף ל טבע ביקורות פיזיקה תכונה, דוחות פיזיקה פרסם סקירה על תורת המבנה האלקטרוני האטומי עבור יסודות על-כבדים.
החיפוש אחר אלמנטים סופר-כבדים
מהו הגרעין הכבול הכבד והקשור הכבד ביותר אָטוֹם ומה המאפיינים שלהם? הגרעינים של יסודות כימיים עם יותר מ-103 פרוטונים מסומנים כ"סופר-כבדים". הם חלק מטריטוריה לא ידועה עצומה של הגרעינים האלה שמדענים מנסים לחשוף. חקר הטריטוריה הלא ידועה הזו מספק סיכויים לתגליות המקשרות בין התחומים הרחבים של המדע.
מתקני ניסוי חדשים נבנים כדי לעזור למדענים לחשוף את התכונות של אטומים וגרעינים שלהם במשטר של מספר גדול מאוד של אלקטרונים, פרוטונים וניוטרונים. המתקנים ייצרו יסודות ונוקלידים חדשים בגבולות המספר האטומי והמסה.
למד גרפיקה. קרדיט: Nature Reviews Physics פברואר 2024, עיצוב העטיפה Susanne Harris
שיעורי הייצור של גרעינים סופר-כבדים נמוכים ביותר. הנתונים הפיזיקליים והכימיים שהתקבלו מניסויים אלה הצביעו על סטיות מיסודות קלים יותר ואיזוטופים. זה מאפשר למדענים לשאול עד כמה ניתן להרחיב את גבולות הטבלה המחזורית של היסודות ותרשים הגרעינים. הערכת קיומו של "חצי האי של היציבות המורחבת", שבו גרעינים סופר-כבדים יכולים לקבל תקופות חיים מעבר לזה הקצר מאוד שהתגלה עד כה, היא גם מטרה מדעית.
התקדמות תיאורטית ועתידם של אלמנטים כבדים
בנוסף, ההתקדמות של תורת המבנה האטומי מתמקדת ביסודות על-כבדים ובתצורות מצב הקרקע האלקטרוניות החזויות שלהם, החשובות למיקומו של יסוד בטבלה המחזורית.
"בשל נוכחותם של כוחות אלקטרוסטטיים עצומים, אלקטרונים באטומים כבדים נעים במהירויות הקרובות למהירות האור", אמר אחד ממחברי המאמר, וויטק נצרביץ', ג'ון א. האנה פרופסור לפיזיקה ומדען ראשי ב-FRIB. "כמו כן, כוחות קולומב חזקים מאוד בגרעינים כבדים מעלים השפעות חדשות. זהו משחק כדור חדש לתיאוריית האטום והגרעין".
ב-FRIB, מדענים ילמדו דרכים להגיע לגרעינים סופר-כבדים הממוקמים קרוב יותר לכיוון אזור היציבות המוגברת. לא ניתן למדוד גרעינים כבדים רבים כיום, כך שמידע עליהם חייב להגיע מאקסטרפולציות תיאורטיות. תאורטיקנים גרעיניים ב-FRIB מבצעים תחזיות עבור גרעינים סופר-כבדים באמצעות מודלים מתקדמים בסיוע מחשוב בעל ביצועים גבוהים למידת מכונה.
לימוד הטבלה המחזורית של היסודות והנוף הגרעיני באזור העל-כבד יפיק רעיונות ושיטות חדשות שישפיעו על הפיזיקה הגרעינית והאטומית, האסטרופיזיקה והכימיה.
חומר זה מבוסס על עבודה הנתמכת על ידי משרד האנרגיה של ארה"ב, משרד המדע, משרד הפיזיקה הגרעינית (DOE-SC), התוכנית Hubert Curien Dumont d'Urville ניו זילנד, וקרן Marsden של החברה המלכותית של ניו זילנד.
אוניברסיטת מישיגן סטייט (MSU) מפעילה את ה- Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) כמתקן משתמש עבור משרד המדע של משרד האנרגיה האמריקאי (DOE-SC), התומך במשימה של משרד ה- DOE-SC לפיזיקה גרעינית. תפעול מתקן משתמש נתמך על ידי משרד DOE-SC לפיזיקה גרעינית כאחד מ-28 מתקני משתמש DOE-SC.
