在美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的88英寸回旋加速器上，物理学家使用FIONA(用于识别核素A)装置，首次直接测量了镍(Nh，113号元素)和钼(Mc，115号元素)原子核的质量数。
Left:分配给288Mc及其子体的已知衰变属性的平均值。右图:在FIONA焦平面探测到的衰变链细节。每个衰变链中未被观测到的衰变被表示为“未被观测到”，并被认为是从探测器阵列的开口端发出的。给出了焦平面探测器中观测到的衰变的x位置。影像学分:盖茨等，doi:10.1103/physrevlett . 121.222501
“质量数和原子序数(或‘Z’)& # 8212；原子核中质子总数的量度& # 8212；超重元素的研究一直依赖于核质量模型的准确性，”伯克利实验室核科学部门最近退休的高级科学家肯·格雷戈里奇博士说。
“因此，重要的是要有一个可靠的方法来用实验来测量这些数字，以防模型出现问题。”
“例如，超重元素可能会表现出模型中没有考虑到的意想不到的核形状或质子和中子密度。”
为了生产铯，88英寸回旋加速器的伯克利实验室科学家用稀有同位素钙-48产生的粒子束轰击由镅组成的目标。
FIONA捕获和测量的每个原子都有一个独特的循环特征。有点像看自行车向前滚动时自行车轮胎上的固定点。这种循环行为的轨迹与原子的“质荷比”有关& # 8212；探测器中测量的能量信号的时间和位置告诉物理学家质量数。
理想情况下，测量包括粒子衰变链中的几个步骤:moscovium的半衰期约为160毫秒，这意味着一个原子每160毫秒有50%的机会衰变为衰变链中另一种被称为“子”元素的元素。
在这个衰变链的几个步骤中捕捉它的能量信号，可以确定哪个母原子开始了这个级联。
“多年来，我们一直试图在这里建立质量数和质子数，”伯克利实验室核科学部门的高级科学家保罗·法伦博士说。
“探测器的灵敏度稳步提高，将单个原子与其他噪声隔离的能力也在提高。现在，我们有了第一个明确的测量结果。”
在FIONA的第一次科学实验中，研究人员确定了一个moscovium原子及其相关的衰变子体，以及一个nihonium原子及其衰变子体。
对原子和衰变链的测量证实了这两种元素的预测质量数。
虽然物理学家们一直只寻求创造和测量moscovium原子的性质，但在moscovium原子在到达FIONA之前衰变为nihonium之后，他们也能够确认对nihonium的测量。
“第一次测量的成功令人难以置信地兴奋，”伯克利实验室博士后詹妮弗·波尔博士说。
"菲奥娜的独特能力引发了88英寸回旋加速器超重元素研究的新复兴。"
研究结果发表在《物理评论快报》杂志上。
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J.盖茨等人，2018年。超重元素质量数的首次直接测量。《列特物理学报》第121卷第22期；doi:10.1103/physrevlett . 121.222501