Uniemożliwia to fuzję jądrową. Odkrycia dokonał międzynarodowy zespół naukowców, w którego skład wchodzi polski fizyk. Wyniki opublikowało prestiżowe pismo "Nature".

Odkrycie jest zasługą grupy naukowców z Francji, Belgii, Włoch, Brazylii i Polski, która prowadzi badania eksperymentalne w laboratorium Cyklotron Research Centre w Louvain-la-Neuve w Belgii, pod kierunkiem dr. Riccarda Raabe z Katolickiego Uniwersytetu w Louvain.

Jednym z członków naukowego zespołu był polski fizyk - doc. Krzysztof Rusek z Zakładu Reakcji Jądrowych Instytutu Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana w Świerku.

"Fuzja jądrowa to proces, który pozwala na łączenie malutkich obiektów, będących centrami atomów - wyjaśnia Krzysztof Rusek. - To ten właśnie proces powoduje, ze Słońce świeci. Jest odpowiedzialny za powstawanie nowych pierwiastków, a w przyszłości będzie najprawdopodobniej podstawowym źródłem energii".

Fuzja jądrowa może być jednak niemożliwa, gdy jedno z uczestniczących w niej jąder jest cząstką o dużych rozmiarach, a jej elementy, protony i neutrony, są słabo ze sobą związane - zaznacza Rusek.

Przez ostatnie lata trwały na świecie badania nad tym, czy takie jądra rzeczywiście ułatwiają czy utrudniają fuzję jądrową. Odpowiedź znaleźli naukowcy z zespołu Riccarda Raabe. Prowadzili badania wykorzystując izotop Helu (odmiana atomu pierwiastka chemicznego o określonej liczbie neutronów) o czterech, a nie dwóch, neutronach - 6He.

"Strukturę izotopu 6He można sprowadzić do cząstki alfa, a wiec normalnego Helu 4He - o dwóch neutronach, i dwóch neutronów, które są jednak od cząstki alfa znacznie odseparowane" - wyjaśnia Rusek.

"Izotop 6He, a dokładnie jego atomowe jądro, przypomina trochę aureole wokół głowy świętego - tłumaczy. - Głowa to silnie związana, trudna do rozbicia cząstka alfa, zaś aureola to owe dwa neutrony".

Izotop ten żyje krócej od sekundy, jest łatwy do rozbicia na cząstkę alfa i dwa neutrony. Cechują go duże rozmiary.

"Od pewnego czasu trwa spór między fizykami, czy duże rozmiary jąder ułatwiają ich fuzje z innego rodzaju jądrami - mówi Rusek. - Czy też wprost przeciwnie - fakt, że takie wielkie jądra są słabo wewnętrznie związane spowoduje, że zanim dojdzie do fuzji, rozpadną się na fragmenty".

Naukowcy postanowili sprawdzić obie te hipotezy. "Przyspieszonymi w akceleratorze jądrami 6He bombardowaliśmy jądra uranu 238 (tzw. tarczę) - wyjaśnia Rusek. - W wyniku fuzji powstaje nietrwale jądro plutonu 244, które natychmiast rozpada się na dwa ciężkie fragmenty".

Badacze ustalili, że konkurencyjnym do fuzji procesem mógłby być taki, w którym 6He rozpada się przekazując dwa neutrony "tarczy". Powstałby wówczas nietrwały izotop uranu 240, który też rozpada się na dwa ciężkie fragmenty. Jednak obu tym fragmentom towarzyszyć będzie w tym przypadku cząstka alfa, czyli wspomniany "rdzeń" 6He.

"Jednoczesna rejestracja dwóch ciężkich fragmentów i cząstki alfa powiedziała nam, że nie zaszła fuzja, ale zupełnie inny proces" - tłumaczy Rusek.

Doświadczenie potwierdziło więc drugą z hipotez. Duże rozmiary 6He wcale nie ułatwiają jego fuzji z uranem. Jądro to rozpada się na fragmenty: cząstkę alfa i dwa neutrony, zanim do fuzji dojdzie - tłumaczy Rusek. - Dlatego fuzja z udziałem dużych jąder staje się niemożliwa.

PAP https://laboratoria.net/aktualnosci/3555.html