Ядерные изомеры и их тайны
Нобелевскому лауреату Отто Гану приписывают открытие ядерного деления. Деление — одно из самых важных открытий 20-го века, однако Ган считал своей лучшей научной работой нечто иное. В 1921 году он изучал радиоактивность в Химическом институте кайзера Вильгельма в Берлине, Германия, когда заметил то, что не мог объяснить. Один из элементов, с которым он работал, вел себя не так, как должен был. Ган неосознанно открыл первый ядерный изомер, атомное ядро, протоны и нейтроны которого расположены иначе, чем в обычной форме элемента, что обуславливает его необычные свойства. Потребовалось еще 15 лет открытий в ядерной физике, чтобы объяснить наблюдения Гана.
Мы два профессора ядерной физики, изучающие редкие ядра, в том числе ядерные изомеры. Чаще всего изомеры можно найти внутри звезд, где они участвуют в ядерных реакциях, создающих новые элементы. В последние годы исследователи начали изучать, как можно использовать изомеры на благо человечества. Они уже используются в медицине и однажды могут предложить мощные варианты хранения энергии в виде ядерных батарей. В начале 1900-х годов ученые охотились за новыми радиоактивными элементами. Элемент считается радиоактивным, если он самопроизвольно высвобождает частицы в процессе, называемом радиоактивным распадом. Когда это происходит, элемент со временем трансформируется в другой элемент.
В то время ученые опирались на три критерия для открытия и описания нового радиоактивного элемента. Один из них заключался в том, чтобы посмотреть на химические свойства — как новый элемент реагирует с другими веществами. Они также измерили тип и энергию частиц, выделяющихся при радиоактивном распаде. Наконец, они измерят скорость распада элемента. Скорости распада описываются с помощью термина период полураспада, который представляет собой количество времени, необходимое для того, чтобы половина исходного радиоактивного элемента распалась во что-то другое. К 1920-м годам физики обнаружили несколько радиоактивных веществ с одинаковыми химическими свойствами, но разными периодами полураспада. Их называют изотопами. Изотопы — это разные версии одного и того же элемента, имеющие одинаковое количество протонов в ядре, но разное количество нейтронов.
Уран — радиоактивный элемент со многими изотопами, два из которых встречаются в природе на Земле. Эти природные изотопы урана распадаются на элемент торий, который, в свою очередь, распадается на протактиний, и каждый из них имеет свои собственные изотопы. Хан и его коллега Лиза Мейтнер были первыми, кто обнаружил и идентифицировал множество различных изотопов, образующихся в результате распада элемента урана. Все изученные ими изотопы вели себя так, как и ожидалось, за исключением одного. Этот изотоп, по-видимому, обладал теми же свойствами, что и один из других, но его период полураспада был больше. Это не имело смысла, поскольку Ган и Мейтнер поместили все известные изотопы урана в четкую классификацию, и не было пустых мест для размещения нового изотопа. Они назвали это вещество «уран Z».
Радиоактивный сигнал урана Z был примерно в 500 раз слабее, чем радиоактивность других изотопов в образце, поэтому Ган решил подтвердить свои наблюдения, используя больше материала. Он купил и химически отделил уран от 220 фунтов (100 кг) высокотоксичной и редкой соли урана. Неожиданный результат этого второго, более точного эксперимента показал, что загадочный уран Z, теперь известный как протактиний-234, был уже известным изотопом, но с совершенно другим периодом полураспада. Это был первый случай изотопа с двумя разными периодами полураспада. Ган опубликовал свое открытие первого ядерного изомера, хотя и не смог полностью его объяснить. Во время экспериментов Гана в 1920-х годах ученые все еще думали об атомах как о скоплении протонов, окруженных равным количеством электронов. Только в 1932 году Джеймс Чедвик предположил, что третья частица — нейтроны — также является частью ядра.
Благодаря этой новой информации физики сразу же смогли объяснить изотопы — это ядра с одинаковым количеством протонов и разным количеством нейтронов. Обладая этими знаниями, научное сообщество, наконец, получило инструменты для понимания урана Z. В 1936 году Карл Фридрих фон Вайцзеккер предположил, что два разных вещества могут иметь одинаковое количество протонов и нейтронов в своих ядрах, но в разном расположении и с разным периодом полураспада. Расположение протонов и нейтронов, которое приводит к наименьшей энергии, является наиболее стабильным материалом и называется основным состоянием. Расположение, приводящее к менее стабильным, более высоким энергиям изотопа, называется изомерным состоянием. Сначала ядерные изомеры были полезны в научном сообществе только как средство понять, как ведут себя ядра. Но как только вы поймете свойства изомеров, можно начать задаваться вопросом, как их можно использовать.
Изомеры имеют важное применение в медицине и ежегодно используются в десятках миллионов диагностических процедур. Поскольку изомеры подвергаются радиоактивному распаду, специальные камеры могут отслеживать их перемещение по телу. Например, технеций-99m является изомером технеция-99. Когда изомер распадается, он испускает фотоны. Используя фотонные детекторы, врачи могут отслеживать, как технеций-99m перемещается по телу, и создавать изображения сердца, мозга, легких и других важных органов, чтобы помочь диагностировать заболевания, включая рак. Радиоактивные элементы и изотопы обычно опасны, потому что они испускают заряженные частицы, которые повреждают ткани организма. Изомеры, такие как технеций, безопасны для медицинского применения, потому что они излучают только один безвредный фотон за раз и ничего больше при распаде. Изомеры также важны в астрономии и астрофизике. Звезды питаются энергией, выделяемой в ходе ядерных реакций. Поскольку изомеры присутствуют в звездах, ядерные реакции отличаются от того, если бы материал находился в своем основном состоянии. Это делает изучение изомеров критически важным для понимания того, как звезды производят все элементы во Вселенной.
Спустя столетие после того, как Хан впервые открыл изомеры, ученые все еще открывают новые изомеры, используя мощные исследовательские центры по всему миру, включая Центр изучения пучков редких изотопов в Университете штата Мичиган. Этот объект был запущен в мае 2022 года, и мы надеемся, что он откроет более 1000 новых изотопов и изомеров. Ученые также изучают, можно ли использовать ядерные изомеры для создания самых точных часов в мире или изомеры могут однажды стать основой для следующего поколения батарей. Спустя более 100 лет после обнаружения небольшой аномалии в солях урана ученые все еще ищут новые изомеры и только начали раскрывать весь потенциал этих захватывающих явлений физики.
Источник
Последние аномальные новости

Актер Дэйв Фоули заметил НЛО

Астроном Хосе Бонилья и флот НЛО

Большие кошки в городских джунглях

Водитель увидел НЛО в Айове

Гигантская черная дыра, которая вращается медленнее своих собратьев

Гороскоп и предсказание от Глобы на 2023 год

Жители Розуэлла готовятся к фестивалю НЛО

Иван Купала в традициях Куликова поля

Инопланетяне, Зона 51 и НЛО. Правду ли нам говорят

Исследование Пентагоном НЛО под руководством уфолога

Каждый третий британец видел НЛО

Марсоходу еще предстоит найти идеальный камень для поиска жизни

Метавселенную можно использовать для промывания мозгов

Мог ли неандерталец медитировать

НАСА начинает исследование НЛО, несмотря на репутационный риск

Наша Вселенная, скорее всего, плоская

Нашли гигантские следы бигфута

Огромные НЛО замечены вблизи Солнца

Павел Глоба предрек массовое нашествие НЛО

Предвидеть будущее можно

Пророчество монаха Авеля

Реликтовые животные могут существовать

Строители Гебекли-Тепе были выходцами из Сибири

Таинственный пес-монстр из Лос-Анджелеса

Транспорт электролитов в океане богатой водой экзопланеты

Трансформация космических путешествий следующего поколения

Трумэн, Эйзенхауэр и бесконечная погоня за НЛО

Фильмы, которые оказались слишком пророческими

Человеческое тело буквально светится

Японское правительство ничего не сообщает о НЛО

Британский город страдает от загадочной вони

Всемирный день НЛО

Группа НЛО замечена над Аризоной

Жизнь в недрах Земли столь же продуктивна, как и в водах океанов

Загадочная связь между звездообразованием и радиоизлучением

Зачарованное озеро в кратере Джезеро

Измерение положения левитирующей наночастицы посредством интерференции

Инопланетные цивилизации с 1 по 7 уровень

Ищут доказательства древней жизни на Марсе

Ловец инопланетянин разработан, но что делать с инопланетянами

Лох-Несское чудовище может быть из параллельной Вселенной

Миссия НАСА направлена на изучение льда и воды на Луне

Многие экзопланеты обладают вечными океанами

Моделируют защиту Земли от столкновения с астероидом

НЛО - внеземное или сверхъестественное

Новый грибок имеет загадочное происхождение

Обнаружены врата в подлунную базу инопланетян

Обнаружили новую катаклизмическую переменную

Остерегайтесь призрачных черных псов

Пентагон раскрывает подробности участия Трэвиса Тейлора в изучении НЛО

Под Курганом появился ландшафтный макет зауральского Стоунхенджа

Путешественник во времени предупреждает

Разгадка тайны метеорита раскрывает историю происхождения Солнечной системы

Роботы вредны для психического здоровья людей

Рой крошечных роботов может искать жизнь на далеких мирах

Ростовский астролог предсказал будущее России

Странная история Сержа Монаста и проекта Голубой луч

Странное исчезновение доктора Маргарет Килкойн

Уфолог нашел искусственно созданную планету

Флотилия НЛО замечена над Коннектикутом

Биоинженерные технологии отслеживают живые клетки

Виды бактерий с тибетских ледников опасны для здоровья

Военные корабли США были окружены сотней НЛО

Впервые нашли изопропанол в межзвездной среде

Еще один взгляд на инцидент в Розуэлле

Загадочная смерть подростков в ночном клубе

История о подземных ящерах Лос-Анджелеса

Командная работа человека и ИИ ускоряет регенеративную медицину

Люди с похожим запахом тела подружатся

Метеорит пролетел над Японией

Новый аппарат сможет обнаружить черные дыры-изгои

Подозрительные сигналы из космоса пытаются расшифровать

Помогите ученым НАСА найти облака на Марсе

Ужасный зверь келпи

Уникальный каменный идол обнаружен в Индии

Физики решают загадку жизни нейтрона

Флот НЛО замечен над Сан-Диего

Частицу астероида нашли в лунном грунте

Экзотические микрокристаллы углерода в метеоритной пыли

Электронные письма Министерства обороны США о Луисе Элизондо

Двое мужчин женились на одной и той же женщине

Двойной кратер, оставленный таинственной ракетой на Луне

Древние микробы могут помочь нам найти внеземные формы жизни

Жидкая вода также есть на неземлеподобных планетах

Загадочный механизм роста усатых кристаллов

Зловещая сторона феномена похищения инопланетянами

ИИ быстро становится фанатиком после изучения интернета

Китайские ученые скрыли данные о странных сигналах

Марсоход провел инвентаризацию ключевых компонентов жизни

Могли бы астронавты выращивать помидоры на Марсе

Мы источник пищи для инопланетян и паранормальных существ

Найден самый полный мамонтенок в Северной Америке

Необходим углубленный поиск доказательств жизни на Марсе

НЛО заметили в Краснодаре

Обезьяна с мачете неделю терроризировала город

Открытие вируса дает подсказки о происхождении сложной жизни

Саркофаги пожиратель плоти в древней Турции

Создали роботов-светлячков размером с насекомое

Суперземли могут быть более пригодными для жизни, чем Земля

Таинственные горячие экзоюпитеры

Женщина случайно сняла бигфута

Жизнь на Луне существовала

Загадочные невидимые миры

Загадочный инопланетянин - Тощий Боб

Как мир впервые столкнулся с НЛО

Люди могут научиться эхолокации всего за 10 недель

Наша кровь может поступать из ранее неизвестного источника

НЛО заметили в Восточной Яве

Очень странные и зловещие люди в черном

Пенсионер (100 лет) устал сидеть без дела и вышел на работу

Правительство Бразилии провело слушания об НЛО

Самая большая в мире бактерия

Самый высокий IQ в истории

Симпсоны предсказали будущего президента США

Существовала ли на Земле высокоразвитая цивилизация

Темный диск пролетел над Луной

У мира нет плана на случай встречи с инопланетянами

Уфолог впервые за десятилетия работы выступил публично

Юпитер пожирал протопланеты

Японские ученые обнародовали свидетельства существования НЛО

Наземные фейерверки в интернет-магазине FEERVERKIN

Ванга предупреждала, с кем лучше не иметь дело

Джон Кеннеди. Смерть на Дили Плаза

Жители дома подали коллективную жалобу на паранормальные явления

Жители Самары приняли лучи прожекторов за НЛО

Историк заявил, что решил загадку Титаника

Китай создает ИИ сравнимый с человеческим мозгом

Климатический ущерб, вызванный ростом космического туризма

Марсиане могут угрожать всей жизни на Земле

НЛО заметили в Уругвае

Нумерологи раскрыли причину внезапной смерти певцов

Офицер разведки США рассказал о контактах с НЛО

Почему Крис Картер не доверяет докладу правительства США об НЛО

Правдивая история того, что произошло в Розуэлле

Предсказание Жириновского о развале США начало сбываться

Происхождение Людей в черном

Путешественник нашел следы семейства бигфутов

Сексуальный призрак флиртовал с охотницей за привидениями

Снежного человека сняли в России

Странное существо-тень пряталось за деревом

Таинственная пирамида может хранить невероятные древние знания

Альтернатива естественному зарождению жизни

Анализы антарктических минералов позволяют лучше понять Марс

Благоприятный район для жизни обнаружен на Марсе

Британские ученые считают людей пришельцами

Врачи нашли червя в голове женщины

Голоса мертвых и загадочная смерть Дэвида Чейза

Гуманоидный робот Теслы с ИИ будет готов через три месяца

Идеальный шторм, одновременно сияет радуга и сверкают молнии

Иностранные правительства следят за телефонами граждан

Какая связь между Ньютоном, Ноевым ковчегом и Богом

Канал известного уфолога на YouTube удалили

Конгресс США провел первую публичную дискуссию по НЛО

Миссия НАСА по изучению астероидов приостановлена

Мозг осьминога и человека имеют одни и те же гены

Названо меню супердолгожителей

Начались перевозки пассажиров на роботакси в Сан-Франциско

НЛО замечены в небе Испании

Новый научный прибор поможет искать внеземную жизнь

Нострадамус предсказал дату конца света

Облако в форме НЛО замечено над Ниагарским регионом

Пентагон хочет сбрасывать солдат в зону конфликта из космоса

Первое наблюдение НЛО произошло 75 лет

Поражающие воображение технологии древних найдены в Иране

Почему с неба Техаса падала рыба

Пчелы взяли в заложники жителей многоквартирного дома

Рецензия на книгу 'Оборотни в Пентагоне'

Семья заразились редчайшей болезнью, пообедав рыбой

Следы древнего наводнения обнаружены на Марсе

Сын Илона Маска официально сменил пол и имя

Тюремщики издеваются над конспирологом Ассанжем

Будет ли повторение WOW-сигнала

Ванга предсказывала Украине неспокойные времена

Военные пилоты наблюдали полет армады НЛО

Гигантские бактерии обнаружены в карибских мангровых болотах

Два истребителя преследуют НЛО в штате Мэн

Живые камни, которые растут и двигаются

Журавль - птица из иных миров

ИИ DALL-E сгенерировала чудовище

ИИ Google - ребенок, который может делать плохие вещи

История о пастухе, который подружился с инопланетянином

Как во сне подключиться к информационному полю

Как гадать по спящему мужчине

Как могли образоваться первые биомолекулы

Когда миры криптозоологии пересекаются с заговорами

Космические события, которые могут уничтожить жизнь на Земле

Подписка на новости
Наверх