Saluda a un isótopo que bate récords
Los espartanos se unieron a un equipo internacional para crear un isótopo de magnesio nunca antes visto
En colaboración con un equipo internacional de investigadores, la Universidad Estatal de Michigan ha ayudado a crear la versión, o isótopo, más ligera del mundo hasta la fecha.
Imagen que representa el nuevo isótopo magnesio-18.
S. M. Wang/Fudan University and Facility for Rare Isotope Beams
Forjado en el Laboratorio Nacional de Ciclotrones Superconductores de la MSU, o NSCL, este isótopo es tan inestable que se deshace antes de que los científicos puedan medirlo directamente. Sin embargo, este isótopo que no tiene ganas de existir puede ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo se forman los átomos que definen nuestra existencia.
Dirigido por investigadores de la Universidad de Pekín (China), el equipo contó con científicos de la Universidad de Washington en San Luis, la MSU y otras instituciones.
"Una de las grandes cuestiones que me interesan es de dónde proceden los elementos del universo", afirma Kyle Brown, profesor adjunto de química en la Instalación de Rayos de Isótopos Raros (FRIB). Brown fue uno de los responsables del nuevo estudio, publicado en línea el 22 de diciembre por la revista Physical Review Letters.
"¿Cómo se fabrican estos elementos? ¿Cómo se producen estos procesos?", preguntó Brown.
El nuevo isótopo no responderá a esas preguntas por sí mismo, pero puede ayudar a perfeccionar las teorías y modelos que los científicos desarrollan para dar cuenta de esos misterios.
La Tierra está llena de magnesio natural, forjado hace mucho tiempo en las estrellas, que desde entonces se ha convertido en un componente clave de nuestra dieta y de los minerales de la corteza del planeta. Pero este magnesio es estable. Su núcleo atómico, o núcleo, no se descompone.
El nuevo isótopo de magnesio, sin embargo, es demasiado inestable para encontrarse en la naturaleza. Pero al utilizar aceleradores de partículas para fabricar isótopos cada vez más exóticos como éste, los científicos pueden ampliar los límites de los modelos que ayudan a explicar cómo se construyen todos los núcleos y cómo se mantienen unidos.
Esto, a su vez, ayuda a predecir lo que ocurre en entornos cósmicos extremos que quizá nunca podamos imitar directamente en la Tierra o medir desde ella.
"Probando estos modelos y haciéndolos cada vez mejores, podemos extrapolar cómo funcionan las cosas donde no podemos medirlas", dijo Brown. "Estamos midiendo las cosas que podemos medir para predecir las que no podemos".
El NSCL lleva desde 1982 ayudando a los científicos de todo el mundo a avanzar en la comprensión del universo por parte de la humanidad. El FRIB continuará esta tradición cuando los experimentos comiencen en 2022. El FRIB es una instalación de usuario de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de Estados Unidos, o DOE-SC, que apoya la misión de la Oficina de Física Nuclear del DOE-SC.
"FRIB va a medir muchas cosas que no hemos podido medir en el pasado", dijo Brown. "De hecho, tenemos un experimento aprobado que se llevará a cabo en el FRIB. Y deberíamos ser capaces de crear otro núcleo que no se ha hecho antes".
De cara a ese futuro experimento, Brown ha participado en cuatro proyectos diferentes que han creado nuevos isótopos. Entre ellos se encuentra el más reciente, conocido como magnesio-18.
Todos los átomos de magnesio tienen 12 protones en su núcleo. Anteriormente, la versión más ligera del magnesio tenía 7 neutrones, lo que le daba un total de 19 protones y neutrones, de ahí su denominación de magnesio-19.
Para fabricar el magnesio-18, que es más ligero por un neutrón, el equipo comenzó con una versión estable del magnesio, el magnesio-24. El ciclotrón del NSCL aceleró un haz de núcleos de magnesio-24 a aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz y envió ese haz hacia un blanco, que es una lámina metálica hecha del elemento berilio. Y eso fue sólo el primer paso.
"Esa colisión da lugar a un montón de isótopos diferentes más ligeros que el magnesio-24", dijo Brown. "Pero de esa sopa, podemos seleccionar el isótopo que queremos".
En este caso, ese isótopo es el magnesio-20. Esta versión es inestable, lo que significa que decae, normalmente en décimas de segundo. Así que el equipo está a punto de conseguir que ese magnesio-20 colisione con otro objetivo de berilio a unos 30 metros, o 100 pies, de distancia.
"Pero viaja a la mitad de la velocidad de la luz", dijo Brown. "Llega muy rápido".
Es esa siguiente colisión la que crea el magnesio-18, que tiene un tiempo de vida cercano a la sextillonésima parte de un segundo. Es un tiempo tan corto que el magnesio-18 no se recubre de electrones para convertirse en un átomo completo antes de deshacerse. Sólo existe como un núcleo desnudo.
De hecho, es un tiempo tan corto que el magnesio-18 nunca sale del blanco de berilio. El nuevo isótopo decae dentro del blanco.
Esto significa que los científicos no pueden examinar el isótopo directamente, pero pueden caracterizar los signos reveladores de su desintegración. El magnesio-18 expulsa primero dos protones de su núcleo para convertirse en neón-16, que a su vez expulsa dos protones más para convertirse en oxígeno-14. Analizando los protones y el oxígeno que escapan del blanco, el equipo puede deducir las propiedades del magnesio-18.
"Ha sido un trabajo en equipo. Todo el mundo ha trabajado muy duro en este proyecto", dijo Brown. "Es muy emocionante. No todos los días se descubre un nuevo isótopo".
Dicho esto, los científicos añaden cada año nuevas entradas a la lista de isótopos conocidos, que se cuentan por miles.
"Estamos añadiendo gotas a un cubo, pero son gotas importantes", dijo Brown. "Podemos poner nuestros nombres en éste, todo el equipo puede hacerlo. Y puedo decir a mis padres que he ayudado a descubrir este núcleo que nadie más ha visto antes".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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