Ciencia.-Producen un isótopo de magnesio más ligero que un neutrón

MADRID, 29 (EUROPA PRESS)

En colaboración con un equipo internacional de investigadores, la Universidad Estatal de Michigan (MSU) ha ayudado a crear un isótopo magnesio tan liviano que es más ligero que un neutrón.

Forjado en el Laboratorio Nacional de Ciclotrones Superconductores (NSCL) en MSU, este isótopo récord es tan inestable que se desmorona antes de que los científicos puedan medirlo directamente. Sin embargo, 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 en China, el equipo incluyó a científicos de la Universidad de Washington en St. Louis, MSU y otras instituciones.

"Una de las grandes preguntas que me interesan es de dónde provienen los elementos del universo", dijo en un comunicado Kyle Brown, profesor asistente de química en FRIB. Brown fue uno de los líderes del nuevo estudio, publicado en línea el 22 de diciembre por la revista Physical Review Letters.

"¿Cómo se fabrican estos elementos? ¿Cómo suceden estos procesos?" se pregunta Brown. El nuevo isótopo no responderá esas preguntas por sí solo, pero puede ayudar a refinar las teorías y los modelos que los científicos desarrollan para explicar tales 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 nuestras dietas y minerales en la corteza del planeta. Pero este magnesio es estable. Su núcleo atómico, o núcleo, no se desmorona.

El nuevo isótopo de magnesio, sin embargo, es demasiado inestable para encontrarse en la naturaleza. Pero al usar aceleradores de partículas para hacer isótopos cada vez más exóticos como este, los científicos pueden superar los límites de los modelos que ayudan a explicar cómo se construyen y permanecen unidos todos los núcleos.

Esto, a su vez, ayuda a predecir lo que sucede en entornos cósmicos extremos que es posible que nunca podamos imitar o medir directamente desde la Tierra.

"Al probar estos modelos y hacerlos 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 cosas que no podemos".

Brown ha estado involucrado en cuatro proyectos diferentes del Facility for Rare Isotopes Beams de la MSU que han creado nuevos isótopos. Eso incluye el más nuevo, que se conoce como magnesio-18.

UNA VERSIÓN MÁS LIGERA QUE UN NEUTRÓN

Todos los átomos de magnesio tienen 12 protones dentro de sus núcleos. Anteriormente, la versión más ligera de magnesio tenía 7 neutrones, lo que le daba un total de 19 protones y neutrones, de ahí su designación como magnesio-19.

Para producir magnesio-18, que es más ligero en un neutrón, el equipo comenzó con una versión estable de magnesio, magnesio-24. El ciclotrón en NSCL aceleró un rayo de núcleos de magnesio-24 a aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz y envió ese rayo hacia un objetivo, que es una lámina de metal hecha del elemento berilio. Y ese fue solo el primer paso.

"Esa colisión te da un montón de isótopos diferentes más livianos que el magnesio-24", dijo Brown. "Pero de esa sopa, podemos seleccionar el isótopo que queremos".

En este caso, ese isótopo es magnesio-20. Esta versión es inestable, lo que significa que decae, generalmente en décimas de segundo. Entonces, el equipo está en un reloj para hacer que el magnesio-20 choque 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 bastante rápido".

Es esa próxima colisión la que crea magnesio-18, que tiene una vida útil en algún lugar en el estadio de béisbol de una sextillonésima de segundo. Eso es tan poco tiempo que el magnesio-18 no se cubre con electrones para convertirse en un átomo de pleno derecho antes de desmoronarse. Existe solo como un núcleo desnudo.

De hecho, es tan poco tiempo que el magnesio-18 nunca abandona el objetivo de berilio. El nuevo isótopo decae dentro del objetivo.

Esto significa que los científicos no pueden examinar el isótopo directamente, pero pueden caracterizar los signos reveladores de su desintegración. El magnesio-18 primero expulsa dos protones de su núcleo para convertirse en neón-16, que luego expulsa dos protones más para convertirse en oxígeno-14. Al analizar los protones y el oxígeno que escapan del objetivo, el equipo puede deducir las propiedades del magnesio-18.

"Este fue un esfuerzo de equipo. Todos trabajaron muy duro en este proyecto ", dijo Brown. "Es muy emocionante. No todos los días la gente descubre un nuevo isótopo ".

Dicho esto, los científicos están agregando nuevas entradas cada año a la lista de isótopos conocidos, que se cuentan por miles.