Skupině fyziků z Japonska a Koreje se podařilo získat dosud neznámý izotop uranu – uran-241. Nově vyrobený izotop má poločas rozpadu pouhých 40 minut.
Asi první, co vás napadne při zmínce o uranu a jeho izotopech, jsou jaderné zbraně. Tento prvek má však i nemálo mírových využití. Nedávno byl získán jeho zcela nový izotop, i když o tom, zda bude vůbec k něčemu užitečný, je v současnosti pochyb.
Izotopy uranu
Uran patří do třídy prvků v periodické tabulce zvaných aktinidy. Tato skupina se skládá z 15 kovů. Všechny aktinidy jsou radioaktivní, ale uran je spolu s radiem, poloniem a thoriem jedním ze čtyř nejradioaktivnějších prvků.
Nejběžnějším izotopem uranu je uran-238. Je to přirozeně se vyskytující izotop. Nyní vědci získali nový izotop tohoto prvku – uran-241. Na objev a vlastně výrobu dalšího tak těžkého izotopu uranu jsme museli čekat poměrně dlouho, přes 40 let, jak se to naposledy podařilo v roce 1979. Není to zase tak dávno, v roce 2021, se čínským vědcům podařilo vyrobit nejlehčí izotop uranu – uran-214 .
Za U-241 vděčíme Japonské organizaci pro výzkum vysokoenergetických akcelerátorů. Ale co vlastně znamenají čísla v izotopových štítcích? Jádra atomů obsahují protony a neutrony (kromě vodíku). Zatímco počet protonů je u všech izotopů stejný, počet neutronů se liší. V případě izotopů uranu mají všechny 92 protonů, liší se však počtem neutronů. Nově získaný izotop uranu má 149 neutronů. Takže 92+149=241.
Izotopy se od sebe liší. úroveň stability. Někteří si ji udržují neustále, pokud nejsou vystaveni například záření. V případě uranu však nemůžeme říci, že by prvek měl vůbec nějaké plně stabilní izotopy. Dvěma z nich, U-235 a U-238, však trvá rozklad tak dlouho, že i nyní najdeme značné množství z nich, které si ještě pamatují vznik naší planety. Například poločas rozpadu U-238 je až 4,5 miliardy let. Z dalších izotopů lze uvést i U-233, U-234 a U-236, ale jejich množství je podstatně menší.
Aplikace U-241
Všechny jiné izotopy uranu než pět výše uvedených již byly vyrobeny v laboratořích. Doposud nebyl U-220 získán. Avšak až do U-242 již byly všechny mezery zaplněny. V kontextu samotné U-241 však máme dobré i špatné zprávy. Špatné na tom je, že jeho poločas rozpadu je bohužel dost krátký, protože je jen asi 40 minut. Na druhou stranu se poločas rozpadu mnoha izotopů neměří ani v minutách, ale v mikro nebo nanosekundách. Takový extrémně nestabilní izotop je dosud nejlehčím U-214 s odhadovaným časem pouhých 0,0005 sekundy. Možná 3x více, záleží na názoru vědců.
Takže – a to je ta dobrá zpráva – vědci mají alespoň potenciálně dostatek času na studium vlastností U-241. Co se stane s U-241, když se rozpadne? No, vyzařuje beta záření a změnou počtu protonů (přeměnou neutronů na protony) se přemění na neptunium-241, které trvá 14 minut, aby se nakonec přeměnilo na plutonium-241. A ačkoliv se těchto 40 minut ve srovnání s mnoha jinými izotopy uranu zdá docela stabilní, právě kvůli jeho krátkému poločasu rozpadu je pochybné, že se pro něj najde nějaké konkrétní praktické uplatnění.