Ученые CERN разработали метод для изучения сверхтяжелых элементов

Исследователи из CERN разработали новую методику, которая может помочь раскрыть химические свойства сверхтяжелых элементов и имеет потенциал для применения в фундаментальных физических исследованиях и медицинских методах лечения.

Иллюстрация ионной ловушки, используемой командой ISOLDE для измерения сродства электрона хлора. В ловушке анионы хлора многократно отражаются между двумя электростатическими зеркалами, что позволяет лазерному лучу (розовый) исследовать анионы гораздо дольше, чем при обычных измерениях. Автор: MIRACLS collaboration

Сверхтяжелые элементы крайне нестабильны и производятся в ускорительных лабораториях в ничтожных количествах. Команда ISOLDE разработала метод на основе ионной ловушки для точного измерения сродства электрона хлора, используя в сотни тысяч раз меньше атомов, чем в предыдущих экспериментах.

Сродство электрона — это энергия, выделяемая при добавлении электрона к нейтральному атому с образованием отрицательного иона (аниона). Это одно из фундаментальных свойств элемента, определяющее, как он образует химические связи.

В новом методе анионы хлора захватываются в электростатической ловушке и отражаются между двумя зеркалами, как мячик для пинг-понга, что позволяет лазерному лучу исследовать их при каждом проходе.

«Несмотря на использование в сотни тысяч раз меньше анионов хлора, наш новый метод MIRACLS измеряет сродство электрона с точностью, соответствующей традиционным методам», — говорит ведущий автор исследования Франциска Майер.

Эрих Лайстеншнайдер, второй ведущий автор исследования, добавляет, что свойства сверхтяжелых элементов могут размывать границы периодической таблицы. По мере увеличения числа протонов теория относительности Эйнштейна нарушает структуру атомов.

Метод MIRACLS также может быть применен к редким элементам на Земле, включая актиний, который является перспективным кандидатом для создания соединений для лечения рака.

Больше информации: F. M. Maier et al, Enhanced sensitivity for electron affinity measurements of rare elements, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64581-x