اكتشف العلماء نوعًا جديدًا من اليورانيوم يعد الأخف على الإطلاق، ويكشف ذلك المزيد عن جسيم ألفا الغريب الذي يُقذف من عناصر مشعة معينة أثناء تحللها، ويُسمى اليورانيوم الذي وُجد حديثًا باليورانيوم-214 وهو نظير أو أحد أشكال العنصر، مع زيادة 30 نيوترونًا على البروتونات، وينقص نيوترونًا واحدًا عن النظير الأخف التالي. ولأن النيوترونات تملك كتلة فإن اليورانيوم-214 أخف بكثير من معظم نظائر اليورانيوم الشائعة ومن بينها اليورانيوم-235، الذي يستخدم في المُفاعلات النووية ويملك 51 نيوترونًا إضافيًا.
هذا النظير المكتشف ليس أخف من النظائر الباقية فحسب، لكن يُظهر أيضًا سلوكيات فريدة من نوعها خلال تحلله، إضافةً إلى أن الاكتشافات الجديدة ستساعد العلماء على فهم عملية التحلل الإشعاعي المعروفة بتحليل ألفا بشكل أفضل، إذ تفقد النواة الذرية مجموعة مكونة من بروتونين ونيوترونين وتُسمى مجتمعة جسيم ألفا، ومع معرفة العلماء أن تحلل ألفا سيؤدي إلى قذف جسيم ألفا -وذلك بعد قرن من الدراسة- فإنهم ما زالوا لا يعلمون التفاصيل الدقيقة لكيفية تشكل جسيم ألفا قبل قذفه.
صنع الباحثون نظير اليورانيوم الجديد في منشأة أبحاث الأيونات الثقيلة في لانزهو في الصين، وهناك سلطوا شعاعًا من الأرغون على هدف مصنوع من التنغستين داخل آلة تسمى جهاز فصل الارتداد المعبأ بالغاز، أو ما يُعرف مطياف الذرات الثقيلة والهيكل النووي أو اختصارًا SHANS، وأضاف الباحثون بروتونات ونيوترونات إلى المادة لتشكيل اليورانيوم بواسطة تسليط الليزر على التنغستين.
ولنظير اليورانيوم-214 الجديد عمر نصف يعادل نصف ميلي ثانية فقط، ويعني كمية الوقت التي تحتاجها نصف العينة المشعة للتحلل. وبالمقارنة مع أكثر النظائر شيوعًا اليورانيوم-238، فلديه عمر نصف يبلغ حوالي 4,5 مليار سنة، المساوي تقريبًا لعمر الأرض.
بالمراقبة الدقيقة لكيفية انحلال النظائر، تمكن العلماء من دراسة قوة الطاقة النووية، وهي واحدة من القوى الأساسية الأربع التي تمسك جزيئات المادة مع بعضها، وتعمل على جسيمات ألفا على سطح اليورانيوم.
وجدوا أيضًا أن البروتون والنيوترون في كل جسيم من جسيمات ألفا يتفاعل بصورة أقوى بكثير من البروتون والنيوترون في النظائر والعناصر الأخرى التي درست سابقًا؛ وتملك عددًا مماثلًا من البروتونات والنيوترونات.
قال الباحثون أن ذلك يُعزى على الأرجح إلى العدد المحدد من النيوترونات داخل نواة اليورانيوم-214 ، ويملك النظير الجديد 122 نيوترونًا، العدد الذي يقترب من رقم النيوترونات السحري «126»، الذي يعد رقمًا مستقرًا بصورة خاصة بسبب ترتيب النيوترونات في مجموعات كاملة أو هياكل
قال المؤلف الرئيسي للدراسة الفيزيائي في الأكاديمية الصينية للعلوم زهيوان زهان: «يُسهل هذا الترتيب على العلماء قياس قوة التفاعل بين البروتونات والنيوترونات». وبما أن دراسة هذه التفاعلات يمكن أن تكشف عن سمات ذات صلة بالبنية النووية وعملية التحلل، فإنها تجعل هذه النظائر ذات أهمية خاصة عند العلماء.
ويشك العلماء في أن هذا التفاعل بين البروتون والنيوترون قد يكون أقوى من تفاعله في العناصر المشعة الأثقل مثل نظائر البلوتونيوم والنبتونيوم، إذ تحتوي هذه العناصر على عدد إضافي قليل من البروتونات، ويشير ترتيب مداراتها إلى أنه يمكن لتفاعلاتها أن تكون أقوى بكثير من نظائر اليورانيوم الأخرى.
ويود العلماء أن يدرسوا نظائر أساسية أخرى قريبة من رقم النيوترون السحري، وبما أن عمر هذه الفئة أقصر، فسنحتاج إلى أجهزة بحساسية أعلى وإشعاعات أقوى.
نُشرت النتائج الجديدة في 14 أبريل في مجلة فيزيكال ريفيو ليترز.
اقرأ أيضًا:
اكتشف الفيزيائيون خصائص مدهشة لمركبات اليورانيوم
اليورانيوم: ما هو وما أهميته وحقائق مذهلة عن اليورانيوم
ترجمة: حلا بوبو
تدقيق:محمد الأسطى
