Dvojitě magické supertěžké jádro ²⁷⁰Hs

Jedním z velmi zajímavých izotopů hassia (viz V. Wagner, Vesmír 85, 291, 2006/5) je izotop ²⁷⁰Hs. Jde totiž o dvojitě magické jádro, které dosud nebylo syntetizováno.

Supertěžké prvky (na konci periodické tabulky) by vůbec neměly existovat, protože odpudivé síly působící mezi jejich mnoha protony v jádře by je měly během tisícin vteřiny roztrhnout. Kapkový model, popisující jádro jako kapku jaderné kapaliny, předpověděl pro prvky s protonovým číslem větším než 104 poločasy rozpadu menší než 10^–10 s. V jádře ale působí i jevy, které kapkový model popsat nedokáže. Prognózy modelu se nepotvrdily. Během posledních třiceti let byla ohlášena syntéza prvků s protonovým číslem 104 až 116 a 118. Existence prvků do čísla 111 je jistá. Existence těch těžších je velmi pravděpodobná, i když zatím nebyla potvrzena. Všechny tyto pozorované supertěžké prvky jsou radioaktivní, ale jejich život trvá až minuty, tedy mnohonásobně déle, než předpovídal kapkový model.

Tuto překvapivou stabilitu vysvětluje slupkový model jádra, který předpokládá, že obdobně jako elektronový obal má slupkovou strukturu i jádro a při uzavření slupek má zvýšenou stabilitu. Protože v jádře jsou dva typy nukleonů (protony a neutrony), existují i dva typy slupek. Počty protonů a neutronů, při kterých se slupka uzavře, se nazývají „magické“. Jestliže jádro obsahuje magický počet protonů i neutronů, je dvojitě magické. Taková jádra vykazují mimořádnou stabilitu. Jsou vzácná (z celkového počtu asi tří tisíc známých nuklidů je jich dvojitě magických jen devět). Pro supertěžké prvky předpověděl slupkový model existenci dokonce dvou dvojitě magických jader, jednoho deformovaného ²⁷⁰Hs se 108 protony a 162 neutrony a jednoho nedeformovaného ²⁹⁸114 se 114 protony a 184 neutrony. Z toho vyplývá i zvýšená stabilita jader v jejich blízkosti. V okolí ²⁹⁴114 předpovídají některé varianty slupkového modelu existenci „ostrova stability“ – nuklidů s poločasem rozpadu dlouhým několik let. Se současnou technikou není možné nuklidy z „ostrova stability“ vytvořit. Teoretické výpočty jsou ale založeny na zjednodušených modelech a je nezbytné existenci supertěžkých dvojitě magických jader potvrdit experimentálně. K nedeformovanému magickému jádru ²⁹⁸114 máme ještě daleko, ale deformované ²⁷⁰Hs už se dostalo do našeho dosahu.

Čtyři atomy dvojitě magického nuklidu ²⁷⁰Hs se podařilo syntetizovat vědcům z Technické univerzity v Mnichově a z GSI v Darmstadtu. Jádro ²⁷⁰Hs se vyzářením částice alfa rozpadá na seaborgium ²⁶⁶Sg, které během půl vteřiny podlehne spontánnímu štěpení. Pozorované hodnoty energie uvolněné při rozpadu alfa pro ²⁷⁰Hs a ostatních okolních nuklidů v tomto experimentu se překvapivě dobře shodují s teoretickými výpočty a jednoznačně potvrzují, že nejvyšší stabilitu má ²⁷⁰Hs. Experimentální potvrzení teoretických výpočtů pro ²⁷⁰Hs nám dává naději, že se i další předpovědi vyplní a jednoho dne k břehům „ostrova stability“ připlujeme. (J. Dvorak et al., Physical Review Letters 97, 2425011–2425014, 2006)