Fizycy z Anglii, Korei i Japonii poinformowali o odkryciu i pomiarze właściwości nowego izotopu uranu o liczbie masowej 241. Wcześniej jego właściwości były znane jedynie dzięki ekstrapolacji danych o jego sąsiadach z tabeli nuklidów. Podczas eksperymentu autorzy zmierzyli łącznie masy 19 nuklidów, z których dla wielu wykonano to po raz pierwszy. Badanie zostało opublikowane w Physical Review Letters.

Dziś fizycy znają około 300 nuklidów pochodzenia naturalnego i około 3 tys. otrzymywanych w laboratoriach. Najcięższym znalezionym do tej pory jest oganesson-294, który wraz z kilkoma innymi nowymi pierwiastkami zajął swoje miejsce w układzie okresowym dopiero w 2016 roku. Ogólnie rzecz biorąc, teoretycy przewidują istnienie około 4 tys. nowych nuklidów, głównie w obszarze jąder bogatych w neutrony.

Szczególnie interesujące jest poszukiwanie i badanie izotopów w pobliżu granic stabilności protonów i neutronów jąder, ponieważ jest to najbardziej rygorystyczny punkt odniesienia dla różnych modeli jądrowych. Nie tak dawno fizycy z RIKEN byli w stanie uzyskać bogaty w neutrony sód-39 (ładunek tego jądra Z wynosi 11).

Badania Toshitaki Niwase z Japońskiej Organizacji Fizyki Wysokich Energii (KEK) i jego współpracowników w Anglii, Korei i Japonii dotyczą cięższych jąder. W tym celu wykorzystują stosunkowo nową metodę syntezy ciężkich nuklidów opartą na reakcjach przenoszenia wielonukleonów. W takich reakcjach wymiana nukleonów między jądrem pocisku a jądrem docelowym przebiega w obu kierunkach. W rezultacie fizykom udało się zmierzyć masy 19 izotopów bogatych w neutrony w zakresie ładunków Z od 91 do 94 i w zakresie mas A od 235 do 242, a także odkryli nowy izotop, tj. uran-241.

Naukowcy przeprowadzili eksperyment w ośrodku spektroskopii jądrowej KISS (KEK Isotope Separation System). Przyspieszyli wiązkę jąder uranu-238 z intensywnością około 1,9 × 1010 cząstek na sekundę wzdłuż pierścienia synchrotronowego do energii 10,75 megaelektronowolta na nukleon i wpłynęli nią na obracający się cel platyny-198, wzbogaconej do 91,63 procent, z grubość 12,5 miligrama na centymetr kwadratowy. Produkty reakcji fizyki przesłano do wieloreflektorowego spektrometru czasu przelotu, który z dużą dokładnością określił ich masę.

Dla większości otrzymanych izotopów eksperyment był pierwszym bezpośrednim pomiarem masy. To samo dotyczy izotopów uranu-242 i uranu-241, których masy na ogólnej liście są znane jedynie poprzez ekstrapolację danych na sąsiednie nuklidy. Tego ostatniego nie zaobserwowano wcześniej w eksperymencie, więc praca grupy Nivase stała się w rzeczywistości jego odkryciem.

W przyszłości fizycy planują wykorzystać inne jądra w kombinacji pocisk-cel, aby osiągnąć fuzję jąder zawierających 152 lub więcej neutronów. Oczekuje się, że w tym rejonie jądra zostaną zdeformowane, aby zapewnić zamknięcie powłok nukleonów.