Tres isótopos Super Heavy de magnesio y aluminio Creado

Published on October 26, 2007 at 2:01 PM

Los investigadores de la Michigan State University 's Laboratorio Ciclotrón Superconductor Nacional, NSCL, han creado tres nunca antes observado isótopos de magnesio y aluminio. Los resultados no sólo delimitar un territorio nuevo en el panorama nuclear, sino que también sugieren que las variantes de elementos cotidianos que puedan existir son más pesados ​​que los actuales modelos científicos predicen.

Página de un libro de registro NSCL utilizados en el experimento que creó con éxito tres super-pesados ​​isótopos de magnesio y aluminio. La frase garabateada en parte visible dice "Que las celebraciones comienzan!"

Los hallazgos aparecen en la edición 25 de octubre de la revista Nature.

"Ha sido un proyecto de larga data desde los inicios de la ciencia nuclear para establecer lo que los isótopos pueden existir en la naturaleza", dijo Dave Morrissey, Profesor Distinguido de la Universidad de la química y uno de los autores del estudio. "Este resultado sugiere que el límite de estabilidad de la materia puede ser más lejos de lo esperado, en realidad, muestra la cantidad de núcleos de misterio permanece atómica."

Las partículas que forman los núcleos atómicos, los protones y los neutrones, se mantienen unidos por la fuerza nuclear. Una de las cuatro fuerzas fundamentales que, en conjunto describen las interacciones de toda la materia en el cosmos, la fuerza nuclear, ha sido objeto de la investigación científica desde 1930.

A pesar de grandes avances en física nuclear durante las décadas siguientes, la comprensión de cómo la fuerza nuclear y otros efectos de jugar en el interior de los núcleos está lejos de completarse. Por ejemplo, aún hoy los científicos no están seguros exactamente qué combinaciones de protones y neutrones se forman los núcleos atómicos más.

Una forma experimental los físicos nucleares explorar este tema es el uso de las instalaciones del acelerador para crear reacciones que, en efecto, Kluge juntos montones de protones. Un elemento se define por su número de protones. Por ejemplo, el hidrógeno tiene un protón, el helio, dos protones, oxígeno ocho protones, uranio, 92 protones. Cada vez que los físicos establecer un límite de protones nuevo, siempre llamando la atención para conjurar nuevos elementos. En octubre de 2006, un equipo de científicos rusos y estadounidenses generó titulares en todo el mundo para la creación de un elemento con 118 protones, la mayoría de los protones se haya registrado en un solo núcleo.

Otra forma de sondear la estabilidad nuclear es ver cómo muchos neutrones pueden ser cargados en los núcleos de los elementos más cotidianos, que es el foco de gran parte del trabajo en el CPNM. Los elementos pueden existir como isótopos diferentes, que contienen el mismo número de protones pero distinto número de neutrones. A modo de ejemplo, el isótopo estable más abundante de carbono tiene seis protones y seis neutrones. Sin embargo, pequeñas cantidades de carbono-13 y carbono-14 - con siete y ocho neutrones, respectivamente - también se puede encontrar en la Tierra.

El neutrón-límite, conocido como la línea de goteo de neutrones, es una propiedad básica de la materia. Sin embargo, llamativamente, a pesar de más de medio siglo de investigación, los científicos saben que la ubicación lateral de goteo sólo de los ocho elementos más ligeros, hidrógeno con el oxígeno. Así que una pregunta muy básica - ¿Cuál es el isótopo más pesado de un elemento que puede existir "- sigue sin respuesta para todos menos ocho de los cientos de elementos de la Tabla Periódica.

En un experimento que funcionó a principios de este año en el CPNM, los investigadores ha creado correctamente y detectó tres nuevos super-pesados ​​isótopos de magnesio y aluminio: 40 de magnesio, con 12 protones y 28 neutrones, 42 de aluminio, 13 protones y neutrones 29, y de aluminio -43, 13 protones y 30 neutrones. Si la versión diaria de aluminio fueron un adulto de 160 libras, el aluminio-43 sería una muscular, 255 libras de peso pesado.

"Las pruebas de estabilidad de las partículas de magnesio-40 obtenido en CPNM es un paso importante en el campo de la física de isótopos raros", dijo Hiro Sakurai, director científico de RIKEN en Japón, que no participó en la investigación. El instituto de investigación RIKEN en Saitama, Japón, es el hogar de las instalaciones del mundo acelerador más potente para la creación de vigas de radioisótopos.

La fugaz aparición de estos tres nuevos nuclear es significativa por varias razones científicas y técnicas.

En primer lugar, cuando se trata de magnesio, los resultados indican que la línea de goteo se extiende por lo menos en cuanto a, y posiblemente más allá, el magnesio-40. El isótopo no se detectó en varias líneas de goteo centrada en experimentos llevados a cabo en todo el mundo desde 1997 y la comunidad científica había comenzado a sospechar que estaba más allá de los límites de estabilidad. Aunque es difícil hacer comparaciones entre el éxito de las disciplinas, los físicos en la detección de tres 40 de magnesio-isótopos en el curso de un experimento de 11 días es más o menos similar a la consecución de los biólogos que finalmente se rompen la imagen de un escurridizo y el pensamiento-a-ser animal extinto después de años de traipsing a través de la selva.

"El descubrimiento de la hasta ahora desconocida de magnesio pesado y los isótopos de aluminio en el CPNM es un hito en la investigación de isótopos raros y es un gran logro para la comunidad científica mundial explorar los núcleos inestables cerca de la línea de goteo de neutrones llamada", dijo Horst Stocker, director de Gesellschaft fur Schwerionenforschung, GSI, que no participó en la investigación. Darmstadt, Alemania basada en GSI es una de las instalaciones en el mundo acelerador de alto para la producción de haces de iones pesados ​​para la investigación.

En segundo lugar, aparte de ser un valor atípico igualmente interesante, el aluminio-42 tiene una importancia añadida, ya que es un núcleo cercano línea de goteo con un número impar de neutrones. Isótopos de elementos más ligeros que los dedos el borde de la existencia en general tienen el mismo número de neutrones debido al hecho de que los neutrones, naturalmente, par en el interior de los núcleos. Con un número par de neutrones, los núcleos en efecto tienen un conjunto ordenado, completo de estas parejas, que en conjunto forman una especie de andamiaje energético que aumenta la estabilidad.

Según uno de los principales modelos teóricos, el aluminio-42 no debería existir. Que se sugiere que la línea de goteo puede en la inclinación de hecho en la dirección de la más novedosa, rica en neutrones isótopos, una implicación de que ayudará a extender la teoría nuclear y señalar el camino para futuros experimentos.

El resultado NSCL "altera el paisaje de los núcleos conocidos, altera nuestra comprensión de las fuerzas que unen a los núcleos en los objetos estables, y que tiene importantes implicaciones para futuros intentos con la próxima generación de servicios de mapa de la evolución de la estructura nuclear y la existencia en la mayoría de los débilmente núcleos ", dijo Rick Casten, D. Allan Bromley, profesor de Física en la Universidad de Yale, tampoco participó en la investigación.

La técnica experimental en sí mismo también es notable. La creación y la medición de isótopos raros siempre la aguja en un pajar, un trabajo que exige a los investigadores a la caza de unos núcleos que desee de una nube de partículas en rápido movimiento y conocido sobre todo por lo menos interesante. Pero en este experimento, los investigadores NSCL logrado un cien a mil veces el aumento en su capacidad de filtrar lo que puede ser considerado como chatarra. Lo hicieron fundamentalmente chapuzas de la instalación para filtrar el rayo dos veces. El resultado fue la capacidad de detectar y medir isótopos tan raras que representan menos de uno por cada millón de millones de partículas que pasan por los detectores.

El doble proceso de filtrado, mejor conocido como la separación de dos etapas, es un fijo en las instalaciones más nuevas y previstas para la investigación rara haz de isótopos, incluyendo la actualización propuesta de CPNM. Este experimento marca uno de los primeros usos de la separación de dos etapas en el mundo y la primera vez que se ha intentado la técnica en el CPNM, que normalmente filtra y purifica las partículas de una sola vez en su separador de A1900.

Detectores de CPNM regresar un bache de datos compatible con la existencia de aluminio-43. Esto generalmente no es suficiente para contar como un descubrimiento, de acuerdo con las convenciones de la ciencia nuclear. Sin embargo, más de 20 instancias de su vecino inmediato, el aluminio-42, se observaron. Debido a esta abundancia relativa y el factor

Last Update: 14. October 2011 01:56

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