科學(xué)家成功用離子阱測量锘原子質(zhì)量

　以德國亥姆霍茲重離子研究中心(GSI)為首的一個研究小組成功使用離子阱捕獲了102號元素锘的原子，并測量了锘原子的質(zhì)量。該方法使獲得長壽命的超重元素成為可能。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的《自然》雜志上。

　　除了地球上自然存在的92種元素外，科學(xué)家們已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)20多種人為產(chǎn)生的化學(xué)元素。在這些元素中，原子序數(shù)超過103(或105)的元素被稱為超重元素。到目前為止所生成的超重元素的壽命都很短，大多在秒和毫秒的量級。由于超重原子核數(shù)量少且壽命短，科學(xué)家們一直無法直接測量它們的質(zhì)量和電荷，只能通過測量它們的α衰變鏈來間接推斷。

　　現(xiàn)在，由GSI主任邁克爾·布洛克領(lǐng)導(dǎo)的科研小組成功研制出一套復(fù)雜的試驗裝置SHIPTRAP，并將其與曾發(fā)現(xiàn)6個超重元素的速度過濾器連接在一起，不僅成功捕獲了锘原子，還測量了它的質(zhì)量。

　　科學(xué)家們先用加速器發(fā)射的鈣離子轟擊鉛箔來產(chǎn)生锘，然后用過濾器將锘與其他反應(yīng)產(chǎn)物分開。在SHIPTRAP裝置中，锘離子先在充滿氣體的空腔中被減速，然后被所謂的彭寧離子阱捕獲。在離子阱磁場的作用下，锘離子在一個很小的螺旋軌道上以特定的頻率運動，通過它锘原子的質(zhì)量可以被直接計算出來。測量的精度可以達到百萬分之五。

　　這是在沒有理論假設(shè)的幫助下，以的精度直接確定锘原子的質(zhì)量。而質(zhì)量是原子的一個基本屬性，通過它可以直接計算出原子組成的結(jié)合能。反過來，這也決定了原子的壽命或穩(wěn)定性。因此，科學(xué)家們認為在離子阱中可能會發(fā)現(xiàn)壽命非常長的超重元素。

　　邁克爾·布洛克表示，锘原子質(zhì)量的測量只是他們新研發(fā)的測試設(shè)置SHIPTRAP成功的*步。他們現(xiàn)在的目標是要繼續(xù)完善測試裝置，向越來越重的元素前進，將來或許有一天能夠到達超重穩(wěn)定島。