لاحظ الفيزيائيون بالتفصيل التحلل النادر لنواة التيلوريوم-104

اضمحلال ألفا هو عملية تصدر فيها نواة الذرة جسيم ألفا، نواة الهيليوم-4. هذا النظام المترابط بإحكام من اثنين من البروتونات والنيوترونات يمر عبر حاجز الطاقة المحيط بالنواة الثقيلة. لا يزال العلماء غير متأكدين من كيفية تشكل جسيم ألفا داخل النواة البدائية مع توزيع موحد للمادة. ويعتقد الفيزيائيون أن هناك آلية يتم من خلالها تكوين العنقود من النيوكليونات، والتي ستصبح نواة الهيليوم-4. من غير المعروف ما الذي يؤدي إلى التجمع. ولكن إذا بدأ، فإن جسيم ألفا سيترك النواة. إن عملية حفر الأنفاق في ميكانيكا الكم واضحة للعلماء وتعتمد على الطاقة المتوفرة في النظام. لقد افترض الفيزيائيون منذ فترة طويلة أن نواة التيلوريوم-104 ستساعدهم على فهم الآلية التي تتشكل بها التجمعات قبل اضمحلال ألفا. لكن الحصول على مثل هذه النواة للتجارب ليس بالأمر السهل: فالنظير لا يوجد في الطبيعة، ويعيش لعدة نانوثانية وينشأ نتيجة لتحلل الزينون 108، والذي بدوره يصعب الحصول عليه أيضًا.

بفضل التحسينات في مرفق شعاع النظائر المشعة (RIBF) في مركز RIKEN للعلوم في اليابان، أصبح الفيزيائيون قادرين أخيرًا على النظر إلى العمليات في التيلوريوم-10. في نظام مكون من أربعة مسرعات، تم تفريق شعاع زينون 124 وضرب هدف البريليوم. أنتج الاصطدام شظايا من الزينون-108، والتي تتحلل إلى التيلوريوم-104، ثم إلى القصدير-100. قام الفيزيائيون بقياس حياة وطاقة اضمحلال التيلوريوم-104 (Te‑104) بدقة. ونشرت النتائج في مجلة الطبيعة. “لقد قمنا بقياس عمر وطاقة هذا الاضمحلال ووجدنا أن احتمالية التكوين المسبق كانت أعلى بكثير مما كان متوقعًا بناءً على البيانات التجريبية الموجودة. ووجدنا أيضًا أن التيلوريوم-104 هو أقصر نواة مشعة عمرًا معروفة، مع نصف عمر قدره 7.2 نانو ثانية. وهذا النصف القصير جدًا من العمر، المصحح لطاقة الاضمحلال، يعطي احتمالية عالية بشكل غير عادي لتشكل جسيم ألفا. على ما يبدو، من بين جميع النوى ستكون هذه الحالة الوحيدة من قال البروفيسور روبرت جرزيواتش: “من نوعه”. أقرب مثال مماثل هو اضمحلال البولونيوم 212 إلى الرصاص 208، وهو أقل احتمالًا بعشر مرات لتشكيل جسيم ألفا من التيلوريوم 104.

وفقًا لجرزيواتش، تصور العلماء التيلوريوم-104 على أنه “جزيء” قصير العمر يتكون من القصدير-100 والهيليوم-4. كلا النواتين لهما سحر مضاعف، أي أن قذائفهما النووية مملوءة بالكامل، مما يدل على الاستقرار وطاقة الارتباط العالية داخل النواة. يربط فريق البحث الاحتمالية العالية لتشكل التيلوريوم-104 على وجه التحديد بعلاقته بالقصدير السحري المضاعف، مما يخلق ظروفًا مواتية لتكوين جسيم ألفا. توسع البيانات الجديدة وتكمل فهم عمليات الاضمحلال النووي.