Атомное ядро обычно живёт по своим законам: его распад не зависит от температуры, давления или соседей по молекуле. Но у изотопа урана-235m есть удивительное исключение. Это ядро находится в возбуждённом состоянии, как туго натянутая пружина, и рано или поздно высвобождает лишнюю энергию. Обычно такие процессы идут с постоянной скоростью, но здесь химическое окружение вмешивается в ядерные часы.
В новом эксперименте сравнивали четыре соединения уранила: с фтором, хлором, бромом и йодом. Период полураспада урана-235m оказался разным: 25,32 минуты с фтором, 26,05 с хлором, 25,84 с бромом и 25,44 с йодом. Чем сильнее галоген притягивает электроны (то есть чем выше его электроотрицательность), тем дольше живёт возбуждённое ядро. Фтор выбивается из ряда: у него период самый короткий, потому что в связывающих орбиталях меньше всего 6p-электронов, которые участвуют в процессе внутренней конверсии.
Это первое прямое наблюдение, как образование молекулярных орбиталей меняет ядерный распад. Раньше считали, что влияние ограничивается простой плотностью электронов у ядра, но теперь видно: важна именно структура химической связи. Такой результат открывает дорогу к тонкой настройке радиоактивных материалов через их химическое окружение — например, для медицины или переработки отходов.
Период полураспада урана-235m в разных соединениях отличается всего на 44 секунды, но это различие надёжно измерено и говорит о реальном влиянии химической связи на ядро.