Jak dotąd postęp nauki przyniósł odkrycia ponad 3000 izotopów różnych pierwiastków, z których wiele ma niezwykłe własności. Badacze na całym świecie nadal poszukują uniwersalnego schematu, który pozwoli opisać je zgodnie ze współczesnymi standardami. Zespół naukowców z Narodowego Centrum Badań Jądrowych i Uniwersytetu w Padwie zaproponował nowy schemat klasyfikacji, bazujący na definicjach i własnościach kluczowych dla współczesnej fizyki jądrowej.

W miarę rozwoju nauki ludzie mogli poznawać składniki materii i prawa nimi rządzące na coraz mniejszym poziomie. Ważną kulminacją prowadzonych badań był układ okresowy pierwiastków. Stanowi on przejrzysty, uporządkowany zbiór informacji o elementach otaczającego nas świata, jednak już niedługo po jego powstaniu wiedza zaczęła sięgać jeszcze głębiej. Badacze, studiując poszczególne pierwiastki odkryli ich warianty różniące się liczbą neutronów. Odkrycie izotopów otworzyło nowy rozdział nauki, który trwa do dziś – jak dotąd scharakteryzowanych zostało ponad 3000 izotopów, a ciągły rozwój technik detekcyjnych i akceleratorów przynosi nowe odkrycia. Różnorodność ich własności – czas życia od miliardowych części sekundy po miliardy lat, ścieżki rozpadu o charakterystycznych energiach i inne unikatowe właściwości – powodują, że spójne opisanie ich wymaga systemu klasyfikacji.

Najbardziej kluczowym zagadnieniem jest przyjęcie klasyfikacji, która będzie wystarczająco uniwersalna, informatywna i kategoryczna, a jednocześnie zwięzła, przystępna i łatwa do dalszego rozbudowania. Potrzeba stworzenia takiego systemu dla izotopów pojawia się coraz częściej jako zagadnienie podczas konferencji, seminariów i spotkań naukowców specjalizujących się w fizyce jądrowej. Wyzwania tego podjął się zespół badaczy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych oraz Uniwersytetu w Padwie we Włoszech. Propozycja nowego systemu klasyfikacji okazała się niedawno w czasopiśmie naukowym The European Physical Journal Plus.

System zaproponowany przez badaczy, tzw. klasyfikacja ABC, opisuje własności niestabilnych izotopów przy pomocy liter symbolizujących poszczególne cechy:

• A: charakterystyka halo jądra (od włoskiego „alone”) – określa liczbę cząstek które orbitują główną część jądra atomowego. Przykładami mogą być izotopy helu: ⁶He, w którym jądro ma formę cząstki α, wokół której orbitują dwa neutrony byłby opisany jako A₂, zaś izotop ⁸He przyjąłby opis A₄,
• B: pochodzący od struktury pierścieni boromejskich w teorii splotów. Jądro jest określane jako boromejskie, jeśli składa się z trzech składników, przy czym każde dwa z nich nie są układem związanym. Na przykładzie izotopu ⁶He, zarówno cząstka α i neutron, jak i dwa neutrony nie stanowią układu związanego, więc izotop jest klasyfikowany jako boromejski (B),
• C: charakteryzuje jądra złożone z klastrów (od „cluster”), czyli skupisk więcej, niż jednego nukleonu. Taka struktura jest przyjmowana dla niektórych lekkich jąder, takich jak ⁷Li (przyjmowany jako model α + t), czy ⁸Be (jako 2α), 
• D: (od „dripline”) określa miejsce zerowej energii separacji neutronu bądź protonu, a więc miejsce, poza którym nie spodziewamy się istnienia jąder w postaci związanej.

Propozycja nowej klasyfikacji przewiduje również dodatkowe symbole, które opisują inne cechy izotopów, np.:

• U: (od „unbound”) dotyczy izotopów, które zostały zaobserwowane eksperymentalnie, a które nie są stanem związanym. Przykładem może być ⁸Be, który istnieje jako stan rezonansowy przez bardzo krótki czas, a mino to jest istotnym elementem procesu nukleosyntezy,
• W: (od „weakly bound”) w przypadku egzotycznych izotopów energia wiązania może być znacznie niższa, niż dla typowych jąder związanych. Ponieważ nie można zidentyfikować dokładnej granicy rozdzielającej izotopy na „silnie” i „słabo” związane, autorzy systemu zaproponowali granicę wynoszącą 2,5 MeV jako kompromis.

Według powyższego systemu, izotopy otrzymują klasyfikację w postaci: ⁸He: A₄BDW, ¹¹Li: A₂BDW. W przypadku jąder, których właściwości nie zostały zweryfikowane eksperymentalnie, dana część klasyfikacji może być podawana w nawiasie. Przedstawiony system klasyfikacji został jednocześnie stworzony z myślą o przyszłym rozszerzeniu. „Opracowane rozwiązanie może przede wszystkim ukazać nowe wzory, które mogły dotychczas ukrywać się w tabeli izotopów. Wraz z rosnącą liczbą odkryć, nieuniknione stają się luki, podobnie jak w pierwotnym układzie okresowym. Nowe systemy klasyfikacji, narzędzia i techniki umożliwią z czasem zapełnianie ich” – opowiada dr Gagandeep Singh, adiunkt w Zakładzie Fizyki Jądrowej NCBJ, jeden z autorów pracy.

Badania ukazały się w publikacji: Fortunato, L., Vitturi, A. & Singh, G. The ABC classification of exotic nuclei: a proposal. Eur. Phys. J. Plus 141, 1028 (2026). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-026-08229-9