Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa on löydetty uusi atomiydin - kyseessä on ennätyksellisen raskas protoniemitteri

Atomin ytimien radioaktiivinen hajoaminen on ollut eräs ydinfysiikan kulmakivistä jo ydintutkimuksen alkuajoista asti. Nyt Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratoriossa on onnistuttu tuottamaan uusi, toistaiseksi raskain atomiydin, jonka hajoamismuotona on protoniemissio. 

- Protoniemissio on harvinainen radioaktiivisuuden muoto, jossa ydin emittoi protonin päästäkseen kohti vakaampia ytimiä, kertoo väitöskirjatutkija Henna Kokkonen Jyväskylän yliopistosta.

Lyhytikäisten ytimien tutkiminen ei ole helppoa, muttei mahdotonta

Jyväskylän yliopiston tutkijoiden löytämä uusi ydin on astatiinin kevein tunnettu isotooppi, 188At, joka koostuu 85 protonista ja 103 neutronista. 188At kaltaisten, hyvin lyhytikäisten ytimien, tutkiminen on haastavaa ja vaatii tarkat mittauslaitteistot sekä -järjestelmät. 

- Atomiydin tuotettiin fuusio-höyrystysreaktiossa törmäyttämällä strontiumionisuihkua hopeakohtioon. Kaikista reaktiossa tuotetuista fuusiotuotteista uusi isotooppi onnistuttiin erottamaan RITU rekyylierottelijan ilmaisinlaitteistolla, selventää akatemiatutkija Kalle Auranen Jyväskylän yliopistosta. 

Tutkimus paljasti uusia havaintoja raskaista ytimistä

Kokeellisten mittaustulosten lisäksi työssä laajennettiin teoreettista mallia, jonka ansiosta mitattuja tuloksia ymmärrettiin laajemmin. Ytimen tulkittiin olevan vahvasti prolaatti eli ”vesimelonin muotoinen”.

- Ytimen ominaisuuksia tutkittaessa huomasimme ytimen valenssiprotonin olevan erityisen vahvasti kiinni ytimessä. Tulkitsimme tämän johtuvan niin kutsutusta Thomasin ja Ehrmanin ilmiöstä, jota ei ole aiemmin yrityksistä huolimatta havaittu näin raskailla ytimillä, kertoo Kokkonen. 

Tutkimus on jatkoa pro gradu -tutkielmaan

Tutkimus on osa Kokkosen väitöskirjatyötä, ja se on suoraa tieteellistä jatkoa hänen pro gradu -tutkielman yhteydessä julkaistulle uudelle atomiytimelle, 190-astatiinille. Tutkimus julkaistiin Physical Review C - julkaisusarjassa vuonna 2023.

- Isotooppilöydöt ovat maailmanlaajuisesti harvinaisia ja tämä on jo toinen kerta, kun saan olla mukana tekemässä historiaa. Jokainen koe on haastava ja tuntuu upealta tehdä tutkimusta, joka auttaa ymmärtämään paremmin materian rajoja ja atomiytimien rakennetta, iloitsee Kokkonen.

Tutkimusartikkeli on kirjoitettu osana kansainvälistä tutkimusyhteistyötä, johon kuuluu myös teoreettisen ydinfysiikan asiantuntijoita. Tutkimusartikkeli julkaistiin erittäin arvostetussa Nature Communications -lehdessä 29.5.2025.

Artikkelin tiedot:

• New proton emitter 188At implies an interaction unprecedented in heavy nuclei, Nature Communications 16, 4985 (29.5.2025)
• Linkki artikkeliin: https://www.nature.com/articles/s41467-025-60259-6
• Doi-numero: https://doi.org/10.1038/s41467-025-60259-6