圖說：上圖為用於識別實驗中產生的不同原子核的圖解。Z是質子數，A/q是質子數和中子數除以電荷數的比值。紅線右側代表此次實驗中觀測到的所有原子核。
《物理評論快報》7月11日發表論文稱：來自美國密歇根州立大學和日本仁科中心（RIKEN）的研究人員發現了磷、硫、氯、氬、鉀、鈧，和鈣的八種新的稀有同位素，其中鈣同位素最為重要。這些是迄今為止發現的最重的同位素。
同位素是自然界中不同形式的元素。每個元素的同位素包含相同數量的質子，但是中子數量不同。
元素中的中子越多，它就越“重”。元素中最重的同位素代表了原子核能容納多少中子的極限。同樣，同一元素的同位素具有不同的物理性質。“穩定”的同位素可以永遠存在，而一些重同位素可能只能存活幾秒鐘。有些同位素甚至可能只是理論上存在。最近在RIKEN放射性同位素光束實驗室(RIBF)合成的最短壽命同位素是鈣-59和鈣-60，它們現在是科學界所知的含中子最多的鈣同位素。鈣60的原子核有20個質子和40箇中子。這比最穩定的鈣同位素，鈣-48，多了12箇中子。鈣48需幾萬兆年才會分解，相當於宇宙年齡的40萬億倍。然而，鈣-60的壽命只有千分之一秒。
Oleg Tarasov是MSU國家超導迴旋加速器實驗室(NSCL)的物理學家，也是這項實驗的發言人。他解釋說，證明一個元素是否存在某種同位素可以促進科學家對核力的理解。這也是長期以來科學家在核科學領域的探索方向。
“在原子的核心，質子和中子被核力結合在一起，形成原子核。科學家們致力於研究在自然界中可以存在什麼質子和中子的組合，即使它只是短暫的瞬間。” Tarasov說道。
馬里蘭大學物理學教授、NSCL首席科學家Alexandra Gade對核模型更感興趣。在某種程度上，核模型描繪了不同分辨率下原子核的圖像。Gade 說：“一些模型預測20個質子和40箇中子將不能結合在一起形成Ca-60。鈣60的發現將促使理論家們在他們的模型中找出缺失的部分。”
而許多模型並沒有預測到另外兩種硫和氯的新同位素，S-49和Cl-52。
創造和識別稀有的同位素是核物理版本的“大海撈針”。為了合成這些新的同位素，研究人員將一束強烈的鋅粒子加速到鈹塊上。在碰撞產生的碎片中，極有可能形成某一種罕見的同位素，如鈣60。發現鈣-59和鈣-60的強烈鋅束是由RIBF提供的。RIBF目前擁有世界上最強大的加速器設施。
在未來，密歇根州立大學的稀有同位素束(FRIB)設施將使科學家能夠製造出更重的鈣同位素——鈣-68，甚至是鈣-70。
編譯：Coke 審稿：西莫 編輯：張夢
來源：https://phys.org/news/2018-07-heaviest-calcium-atom-rare-isotopes.html
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