ПОШУК АЛЬФА-РОЗПАДУ ЯДЕР ^184,186Os НА ЗБУДЖЕНІ РІВНІ ДОЧІРНІХ ЯДЕР

 

Д.В. Касперович¹, П. Беллі^2,3, Р. Бернабей^2,3, Ф.А. Даневич¹, А. Інчіккітті^4,5, Ф. Каппелла⁴, В. Караччіоло⁶, В.В. Кобичев¹, Г.П. Ковтун⁷, Н.Г. Ковтун⁷, М. Лаубенштейн⁶, Д.В. Пода^1,8, О.Г. Поліщук¹, С. Тесаліна⁹, В.І. Третяк¹, Р. Черуллі^2,3, О.П. Щербань⁷

 

¹ Інститут ядерних досліджень, Київ, Україна

² Римський університет «Тор Вергата», Рим, Італія

³ НІЯФ, відділення у Римі «Тор Вергата», Рим, Італія

⁴ НІЯФ, відділення у Римі, Рим, Італія

⁵ Римський університет «Ла Сапієнца», Рим, Італія

⁶ Національна лабораторія Гран-Сассо, Ассерджі, Італія

⁷ ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут», Харків, Україна

⁸ Центр ядерної фізики та матеріалознавства, Орсе, Франція

⁹ Дослідницький центр Джона де Лейтера, Університет Кертіна, Бентлі, Австралія

 

Усі сім природних ізотопів осмію є теоретично нестабільними відносно a-розпаду. Ізотопи ¹⁸⁴Os та ¹⁸⁶Os перспективні для дослідження з огляду на теоретичні передбачення ймовірності розпаду як на основні, так і на збуджені рівні дочірніх ядер [1]. Альфа-розпад ядра ¹⁸⁶Os на основний стан дочірнього ядра було зареєстровано у прямому експерименті з періодом напіврозпаду T_1/2 = (2.0 ± 1.1) × 10¹⁵ років [2], у той час як a-розпад ¹⁸⁴Os було спостережено у геохімічному експерименті з періодом напіврозпаду T_1/2 = (1.1 ± 0.2) × 10¹³ років [3]. Вимірювання з метою пошуку a-розпадів ¹⁸⁴Os ® ¹⁸⁰W^*(2⁺, 103.6 кеВ) та ¹⁸⁶Os ® ¹⁸²W^*(2⁺, 100.1 кеВ) проводяться у підземній лабораторії Гран-Сассо (Італія) за допомогою низькофонового напівпровідникового германієвого детектора з покращеною ефективністю реєстрації низькоенергетичних гамма-квантів (Broad Energy Germanium Detector, BEGe). Зразок осмію, глибоко очищений методами електронно-променевої та зонної плавки (вміст осмію > 99.99 %), мав вигляд набору тонких пластинок товщиною 0.7 - 1.2 мм загальною масою 118 г. Вміст ізотопу ¹⁸⁴Os у зразку був визначений з великою точністю у Дослідницькому центрі Джона де Лейтера (Бентлі, Австралія) як 0.0158 ± 0.0011 % (табличне значення 0.02 ± 0.02 %). Зразок було встановлено безпосередньо на верхню кришку кріостата детектора. Детектор захищений шарами радіоактивно чистих міді та свинцю. В результаті вимірювань, проведених впродовж 15851 годин, встановлено обмеження на періоди напіврозпаду ядер ¹⁸⁴Os та ¹⁸⁶Os на перші збуджені рівні дочірніх ядер: T_1/2 ³ 5.6 × 10¹⁵ років та T_1/2 ³ 5.0 × 10¹⁷ років, відповідно (з довірчою ймовірністю 90%). Ці значення лежать на межі теоретичних передбачень для досліджуваних ядер. З жовтня 2018 року експеримент продовжується зі зразком осмію масою 58.78 г, встановленим безпосередньо на кристал германієвого детектора, з метою підвищення ефективності реєстрації гамма-квантів.

 

1. D.N. Poenaru, M. Ivascu, Estimation of the alpha decay half-lives, J. Physique 44 (1983) 791.
2. V.E. Viola et al., Alpha decay of natural ¹⁸⁶Os, J. Inorg. Nucl. Chem. 37 (1975) 11.
3. S.T.M. Peters et al., Alpha-decay of ¹⁸⁴Os revealed by radiogenic ¹⁸⁰W in meteorites: Half life determination and viability as geochronometer, Earth and Planetary Sci. Lett. 391 (2014) 69.