Op 6 juni 2025 schreef het Technisch Weekblad over de ontdekking van een extreem zeldzaam type atoom. Het gaat om At-188, een isotoop van astaat (atoomnummer 85). Het bijzondere aan At-188 is dat het de zwaarste kern is waarbij ontdekt is dat die via een zeldzame manier straling kan uitzenden.
a) Uit hoeveel protonen, elektronen en neutronen bestaat At-188?
Astaat heeft atoomnummer 85 en heeft dus 85 protonen en 85 elektronen. Het aantal neutronen is dan 188 – 85 = 103.
De At-188 kern is gevormd in een reactie die uit twee stappen bestaat. In stap 1 wordt een strontium-84 kern op een zilver-107 doel geschoten. Hierbij ontstaat een zwaardere kern. Deze kern bevindt zich in een aangeslagen toestand met te veel energie. Een deel van deze energie verdwijnt in stap 2 door het uitstoten van 3 neutronen. Na deze tweede stap is een At-188 kern gevormd.
b) Stel de vergelijkingen van de kernreacties van stap 1 en stap 2 op.
Stap 1: $_{38}^{84}\textrm{Sr}+_{47}^{107}\textrm{Ag}\rightarrow _{85}^{191}\textrm{At}$
Stap 2: $_{85}^{191}\textrm{At}\rightarrow 3~_{0}^{1}\textrm{n}+_{85}^{188}\textrm{At}$
Om te controleren of daadwerkelijk At-188 ontstaan is, hebben Wetenschappers verbonden aan de Universiteit van Jyväskylä in Finland gekeken naar de straling die bij het experiment uitgezonden wordt. De At-188 kern is namelijk niet stabiel. Bij het verval van At-188 ontstaan dochterkernen die ook instabiel zijn en straling uitzenden. de wetenschappers hebben de energie van de vrijkomende straling gemeten. Ze vonden onder andere α-deeltjes met een energie van 7219 keV en 6119 keV. In eerdere experimenten is bepaald dat α-deeltjes met deze energie vrijkomen bij het verval van Bi-184 en Hg-180. Tussen het verval van Bi-184 en Hg-180 vindt er nog één verval plaats. In figuur 1 staat een (A,Z)-diagram weergegeven.
c) Voer de volgende opdrachten uit:
- Geef in een print van figuur 1 met een pijl het α-verval van Bi-184 en Hg-180 aan.
- Geef vervolgens met een pijl het verval tussen Bi-184 en Hg-180 aan.
- Geef de naam van dit verval.
Zie de figuur onderaan.
– Het α-verval van Bi-184 en dat van Hg-180 is met de rode pijlen aangegeven.
- Het andere verval is met de blauwe pijl aangegeven.
- Bij dit laatste verval neemt het atoomnummer 1 af, terwijl het massagetal gelijk blijft. Een proton verandert dus in een neutron. Dit is β+-verval. Het zou ook K-vangst kunnen zijn.
Uit de aard van de vrijgekomen straling kunnen de wetenschappers zoals gezegd concluderen dat Bi-184 ontstaan is. Deze kern moet ontstaan zijn na het verval van At-188.
d) Leg uit welk deeltje uitgezonden wordt bij dit verval.
Het atoomnummer wordt 2 kleiner als je van astaat naar bismut gaat. Het massagetal wordt 4 kleiner. Er wordt dus een α-deeltje uitgezonden.
De wetenschappers hebben echter ook andere straling geregistreerd. Ze vonden ook een α-deeltje met een energie van 7531 keV. Een α-deeltje met die energie komt vrij bij het verval van Po-187. Blijkbaar kan er ook Po-187 ontstaan als At-188 vervalt.
e) Laat zien met behulp van de vergelijking van deze kernreactie dat er bij het verval van At-188 tot Po-187 een proton uitgezonden wordt.
$_{85}^{188}\textrm{Sr}\rightarrow _{84}^{187}\textrm{Po}+_{1}^{1}\textrm{p}$
Dit verval noemen we protonenemissie. At-188 is de zwaarste kern die ontdekt is die dit verval vertoont. Het verder bestuderen van dit proces kan volgens de onderzoekers nieuwe inzichten geven in de structuur van atoomkernen.
