我国氩气核聚变方法可能揭开宇宙最重元素的奥秘

近年来，超重元素的研究不断取得突破，成为全球物理学和化学领域的研究热点。我国西安交通大学的研究团队，提出了一种创新的合成超重元素的方法，利用氩气（⁴⁰Ar）替代传统的钙（⁴⁸Ca）同位素。这一创新不仅能大幅降低成本，还能提高实验的成功率，为超重元素的合成和核稳定性研究打开了新的大门。
核聚变
超重元素的研究背景

超重元素是指原子核中含有大量质子的元素，由于质子数过多，它们非常不稳定，通常具有极短的寿命，并会自发地裂变成更小的元素。一般来说，这类元素的原子序数都大于104，并且在自然界中极为罕见。为了研究这些元素的性质，科学家们需要通过粒子加速器在极其严格的实验条件下进行合成。
在实验中，科学家们通常将较轻的离子束撞击到重核上，经过核聚变反应，合成出超重元素的原子核。这一过程不仅能帮助我们理解在极端条件下原子核的行为，还能揭示元素周期表最末端元素的化学性质。
传统方法的局限性

传统上，超重元素的合成主要依赖于钙-48（⁴⁸Ca）束流。通过粒子加速器将钙-48束流加速后，撞击重核，经过融合蒸发过程，最终得到超重元素的原子核。钙-48是目前合成超重元素的首选材料，其具有较好的反应动力学特性和较高的中子数，能够提高蒸发残留截面，增加成功率。
然而，钙-48极其稀有且价格昂贵，这限制了超重元素合成的数量和频率。因此，科学家们一直在寻求更加经济高效的替代方案。
新突破：氩气替代钙同位素

西安交通大学的张洪飞教授领导的研究团队，提出了一种创新的解决方案——使用氩气-40（⁴⁰Ar）束流代替钙-48。通过实验，研究人员发现，氩气不仅能够降低实验成本，还能在某些反应中表现得更为优越。
研究团队使用氩气-40束流轰击合成的放射性元素铍（²⁴⁹Bk），成功合成了元素119的同位素286Mc。这一同位素对元素119的α衰变至关重要，而元素119是元素周期表中尚未被发现的超重元素。
根据研究人员的分析，氩气-40在反应中的截面为7.9皮巴arns，这一较高的截面值使得未来类似实验的成功率大大提高。实验还表明，氩气的质量不对称性有助于形成更稳定的复合核，进而提高了核融合的成功概率。
氩气方法的优势

张教授表示，使用氩气-40作为粒子加速器的束流，开启了超重元素研究的新领域。氩气的低成本与其在某些反应中的出色表现，将挑战传统上对钙-48的依赖，或许能够重塑未来超重元素合成实验的战略规划。
这一发现的意义不仅在于技术上的突破，更在于它为科学家们提供了一个更具可操作性和经济性的工具，帮助加速超重元素的合成过程。氩气方法的成功将大大降低超重元素研究的成本，同时为未来的科学实验提供更多可能性。
展望未来

氩气方法的提出，为未来超重元素的合成提供了更多的选择，尤其是在探索元素周期表未知领域的过程中，具有重要的战略意义。科学家们表示，这一技术突破将推动超重元素研究的深入发展，并可能为更高级别的元素合成提供有力支持。
随着研究的不断深入，预计氩气-40核聚变方法将在全球核物理和化学领域产生广泛影响，促进超重元素研究进入新阶段。
这项研究的成果已经发表在《核科学与技术》期刊上，预计将在未来的超重元素研究中发挥重要作用。