Bilim adamları ilk kez uranyum-241 üretimini duyurdular ve uzun bir ağır metal izotopları listesindeki bir boşluğu doldurdular. Yaklaşık 40 dakikalık yarı ömür, süpernova veya kilonovalarda oluşan U-241’in hayatta kalabilmesi için çok kısadır. Öte yandan, yarı ömürleri mikrosaniye veya nanosaniye olan birçok izotopun aksine, bu izotopun özelliklerini incelemek için yeterli zamanı var.
Elementler çekirdeklerindeki proton sayısıyla tanımlanır, ancak bir şeyleri bir arada tutmak için orada (hidrojenin yanı sıra) nötronlara da ihtiyaçları vardır. Elementler, birleşik proton ve nötron sayısında farklılık gösteren izotoplar üreten farklı sayıda nötrona sahip olabilir.
Böylece, tüm uranyum atomlarında 92 proton ve yeni izotopta 149 nötron bulunurken, Dünya’nın doğal uranyum atomlarında 146 veya 143 bulunur. Bazı izotoplar kararlıdır ve radyasyon bombardımanı tarafından zorlanmadığı sürece asla diğer elementlere dönüşmez.
Uranyumun kararlı izotopları yoktur, ancak uranyum-235 ve uranyum-238’in bozunması o kadar uzun sürer ki, dünya oluştuğunda mevcut olan bu atomların önemli bir kısmı, küçük miktarlarda uranyum-233, uranyum-234 ile birlikte uranyum- 236 bugün hayatta kalır.
Diğer tüm uranyum izotoplarının laboratuvarda elde edilmesi gerekiyordu ve bilim adamları yavaş yavaş hangilerinin mümkün olduğunu anladılar. Şimdi liderliğindeki bir ekip, Japonya Yüksek Enerji Hızlandırıcı Araştırma Kuruluşu’ndan Dr. Toshitaka Niwase, U-241 adlı yeni makaledeki listeye eklendi. 2021 yılında U-214 üretiminin duyurulması, en az nötron ve dolayısıyla en hafif çekirdeğe sahip bir uranyum izotopunun ortaya çıkması anlamına geliyordu.
En son keşfedilen izotoplar gibi, yalnızca kısa bir süre için var olur. Yarı ömrünün (bir numunedeki atomların yarısının radyoaktif olarak bozunması için geçen süre) yalnızca 0,0005 saniye olduğu tahmin ediliyor, ancak bu konuda bazı belirsizlikler var ve üç kata kadar daha uzun olabilir.
Uranyum-220 henüz keşfedilmemiş durumda, ancak 241’in üretimiyle U-242’ye kadar olan ve U-242 dahil olmak üzere diğer tüm izotoplar artık üretiliyor. Bunlardan çoğunun yarılanma ömrü bir saniyeden azdır, genellikle çok daha azdır. U-241’in yarı ömrü henüz ölçülmemiş olsa da, U-238’in 4,5 milyar yılına yakın olmasa da, 40 dakika olarak tahmin edilen bilinen 28 izotop arasında en uzun ömürlü olanlardan biridir.
U-241’in keşfi, 1979’dan beri ölçeğin daha ağır ucundaki bir izotopun ilk keşfidir. U-241 bozunduğunda, beta ışınları yayar, birçok nötronundan birini bir protona dönüştürür ve neptünyum-241’i oluşturur, bu da neptunyum-241’in plütonyum-241’e dönüşmeden önce aynı çürüme süreci oluşması yaklaşık 14 dakika sürer.
Niwase ve yardımcı yazarları, uranyum-238 ve platin-198 parçacıklarını birlikte yakarak 19 farklı protaktinyum, uranyum, neptunyum ve plütonyum izotopu üretti. On sekiz biliniyordu, ancak ürünleri ağırlıklarına göre sıralayarak karışımda uranyum-241 atomları bulundu. U-241’in pratik olması pek olası değil. Yavru izotoplarını üretmenin başka yollarına zaten sahibiz ve muhtemelen hiç kimse uranyumun mevcut uygulamalarında kullanılan izotopları böyle bir radyoaktif versiyonla değiştirmek istemez.
Platin kullanmak, üretimin çoğunun diğer izotoplar olmasına izin vermeden önce bile pahalı bir üretim süreci yaratır. Bununla birlikte, böylesine ağır bir izotopun davranışını incelemek, nötron açısından zengin atomların nasıl davrandığına dair anlayışımızı ilerletebilir.
Bu yazı Physical Review Letters adresinden derlenmiştir.