物理学家发现了最轻的铀

科学家发现了一种新类型的铀，它是目前已知最轻的铀，这一发现可以揭露更多关于α衰变的物理机制，这种粒子会在某些放射性元素衰变时被抛射出来。

新发现的铀称为铀-214，是铀的一种同位素，它的中子比质子多30个，因为中子有质量，铀-214比更常见的铀同位素（包括核反应堆中使用的铀-235及地表丰度最高的铀-238）要轻得多。 这种新发现的同位素不仅比其他的同位素还要轻，而且在衰变过程中表现出独特的行为。 因此，新发现将帮助科学家更好地理解一种称为α衰变的放射性衰变过程，失去一个氦原子核（即两个质子和两个中子所组合成的团块）——又被称为α粒子。

经过一个世纪的研究，科学家们知道衰变会导致α粒子的抛射，但他们仍然不知道α粒子在被抛射之前是如何造成的确切细节。 研究人员在中国兰州的重离子研究设施中创造了新的铀同位素，他们将一束氩气照射在一个钨制标的物上，该物放置在一个名为「充气反冲核谱仪」的机器中，透过用激光照射钨制标的物，研究人员可以将钨原料中加入质子和中子，进而产生铀的同位素。

新的同位素铀-214的半衰期只有半毫秒，与之相较之下，铀238的半衰期则长达45亿年，大约相当于地球的年龄，通过仔细观察同位素衰变的过程，科学家们能够研究强作用力作用在表面的α粒子部分。 研究人员发现，每个α粒子中的质子和中子，其交互作用比以前研究过的类似同位素和其他元素要强烈得多，这可能是由于铀-214核内特定数量的中子造成的，由于它有122个中子，接近「魔法中子数」：126，由于中子在完整壳层中的配置，这个数字特别稳定，有了这种结构，科学家就更容易计算质子和中子之间的强作用力。

中国科学院的物理学家、该研究的第一作者张志远说：科学家们对这些同位素特别感兴趣，因为研究这些相互作用可以揭示核结构和衰变过程的特征。

科学家们怀疑这种质子-中子间的交互作用在更重的同位素例如：钚和镎中更强，这些重元素有更多的质子，它们的轨道结构预示着可能有比铀-214更强的交互作用。 另外，科学家们也想研究魔法中子数附近的其他元素同位素;然而，由于这些元素的半衰期更短，因此需要更灵敏的仪器和更强力的光束，相关的文章发表在4月14日的《物理评论快报》上。

（编译/许晋翊）数据来源：Science Alert

半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期（Half-life）

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