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| Imagen que representa el nuevo isótopo magnesio-18. Crédito de la imagen: S. M. Wang/Fudan University and Facility for Rare Isotope Beams |
El magnesio-18 (18Mg) es el isótopo más ligero del magnesio, que es el elemento 12 de la tabla periódica.
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 no se descompone.
Sin embargo, el isótopo del magnesio-18 es demasiado inestable para encontrarse en la naturaleza.
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 Dr. Kyle Brown, del Laboratorio Nacional de Ciclotrones Superconductores de la Universidad Estatal de Michigan, y sus colegas comenzaron con un isótopo estable del magnesio, el magnesio-24.
El ciclotrón del Laboratorio Nacional de Ciclotrones Superconductores aceleró un haz de núcleos de magnesio-24 a aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz y envió ese haz hacia un objetivo, 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 el Dr. 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 situado a unos 30 m (100 pies) de distancia.
"Pero viaja a la mitad de la velocidad de la luz. Llega allí con bastante rapidez", dijo el Dr. Brown.
La siguiente colisión es la que crea el magnesio-18, que tiene una vida útil de aproximadamente una sextillonésima de 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.
Primero expulsa 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. Es muy emocionante. No todos los días se descubre un nuevo isótopo", dijo el Dr. Brown.
Fuentes, créditos y referencias:
Y. Jin et al. First Observation of the Four-Proton Unbound Nucleus 18 Mg. Physical Review Letters 127, 262502 – 2021 DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.262502