新超重元素の質量数、原子番号の決定に道筋――メンデレビウム同位体など6個の超ウラン元素同位体の直接質量測定に成功

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高エネルギー加速器研究機構、理化学研究所、九州大学を中心とする国際共同研究グループは2018年3月29日、原子番号Z=101番のメンデレビウムの同位体4個およびアインスタイニウム、フェルミウムの計6個の超ウラン元素同位体の直接質量測定に初めて成功したと発表した。さらにこのデータから、超重元素のマイトネリウム(Z=109)までの7つの超重元素同位体の質量を間接的に決定したという。

原子核物理学の世界では、存在が確認されている超重元素よりさらに重い領域にもっと安定な原子核群「安定の島」があるという理論的な予言を確かめることが目標の一つとされている。この予言の精度を高めるためには、重い原子核の質量の系統的測定が必須だが、原子番号100以上の元素において、これまでに質量測定されたのはノーベリウムとローレンシウムの計6個の同位体のみだった。

実験にあたり同研究グループは、開発してきた高周波カーペット式冷凍ガスセル装置による反応生成物を高効率でトラップする技術と、高能率で高精度の質量測定を短時間の飛行時間で実行するMRTOF-MSを用いた。今回の実験結果は、これらの装置や測定方法を用いることで、稀にしか生成できない重元素の質量直接測定ができることを示したという。

今回の研究の成果により、これまで実験的に質量数を同定できなかった熱い融合反応による超重元素モスコビウム288Mc(Z=115)と、その娘核であるニホニウム284Nh(Z=113)の質量直接測定への期待が高まるといい、その結果、理論値との比較により原子番号も実験的に検証できる可能性があるという。これらのデータは、さらに重い未知超重元素(Z=119、120)の生成を確証するための重要な起点となるため、今後は同研究を発展させ、より多くの重い原子核の直接質量測定を実行することが期待されるとしている。

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