Учените обявиха, че за първи път са произвели уран-241, с което запълниха празнина в дългия списък с изотопи на тежкия метал. Периодът на полуразпад, който се изчислява на 40 минути, е твърде кратък, за да може U-241, образуван при свръх- или килонови, да оцелее. От друга страна, за разлика от много изотопи с период на полуразпад, измерван в микро- или наносекунди, този е достатъчно дълъг, за да се изследват свойствата му.

Елементите се определят от броя на протоните в ядрото им, но (като изключим водорода) се нуждаят и от неутрони, за да запазят своята цялост. Елементите могат да имат различен брой неутрони, като по този начин се създават изотопи, отличаващи се по комбинирания брой протони и неутрони. Така всички атоми на урана притежават 92 протона, а новият изотоп има 149 неутрона, докато естествените атоми на урана на Земята - 146 или 143.

Някои изотопи са стабилни и никога не се разпадат до други елементи, освен ако не са принудени да се разпаднат под въздействието на радиационна бомбардировка. Уранът няма стабилни изотопи, но U-235 и U-238 се разпадат толкова дълго, че значителна част от тези атоми, присъствали при формирането на Земята, оцеляват и днес (наред с малки количества U-233, U-234 и U-236). Всички останали изотопи на урана е трябвало да бъдат произведени в лаборатория и учените бавно откриват кои от тях са възможни. Сега, в нова статия, екип, ръководен от д-р Тошитака Нивасе от Японската организация за изследване на високоенергийните ускорители, добави U-241 към списъка.

През 2021 г. обявяването на производството на U-214 означаваше появата на урановия изотоп с най-малко неутрони, а следователно - и с най-лекото ядро. Подобно на повечето новооткрити изотопи, той оцелява само за малък период от време. Неговият период на полуразпад (времето, необходимо на половината атоми в пробата да се разпаднат радиоактивно) се оценява на едва 0,0005 секунди, въпреки че все още има известна несигурност по този въпрос - той може да е три пъти по-дълъг.

Уран-220 все още не е открит, но с производството на 241 вече са произведени всички останали изотопи до U-242. Повечето от тях имат период на полуразпад под една секунда, обикновено много по-малък, така че макар периодът на полуразпад на U-241 все още да трябва да се измерва, приблизителната оценка от 40 минути го поставя сред 28-те известни изотопа с по-дълъг живот, макар и далеч от този на U-238 - 4,5 милиарда години. Откриването на U-241 е първото откритие на изотоп в по-тежката част на скалата от 1979 г. насам.

При разпадането на U-241 се отделят бета-лъчи, които превръщат един от богатите запаси от неутрони в протон и образуват нептуний-241, който на свой ред издържа около 14 минути, преди да се превърне в плутоний-241 чрез същия процес на разпадане.

Нивасе и съавторите му изстрелват заедно частици уран-238 и платина-198 и получават 19 различни изотопа на протактиний, уран, нептуний и плутоний. Осемнадесет от тях са познати, но чрез сортиране на продуктите по тегло в сместа са открити атоми на U-241.

Малко вероятно е да се окаже, че U-241 има някакво практическо приложение. Вече разполагаме с други начини за получаване на дъщерните му изотопи и вероятно никой няма да иска да замени изотопите, използвани в съществуващите приложения на урана, с такава радиоактивна версия. Използването на платина оскъпява производствения процес, дори преди да се допусне, че по-голямата част от продукцията е от други изотопи. Въпреки това изследването на поведението на такъв тежък изотоп би могло да повиши разбирането ни за това как се държат богатите на неутрони атоми.

Изследването е публикувано в Physical Review Letters.

Източник: IFLScience