دانشمندان سبک‌ترین ایزوتوپ منیزیم با جرم اتمی ۱۸ را در آزمایشگاه دانشگاه میشیگان ساختند. این ایزوتوپ ناپایدارتر از آن است که در طبیعت پیدا شود.
زمین مملو از منیزیم (Mg) طبیعی است که مدت‌ها پیش در ستارگان ساخته شده است و از آن زمان به یکی از اجزای اصلی رژیم غذایی ما و مواد معدنی در پوسته‌ی زمین تبدیل شده است. منیزیم با عدد اتمی ۱۲ و جرم اتمی ۲۴ فلزی نقره‌ای رنگ است که به عنوان سبک‌ترین فلز صنعتی کاربردهای فراوانی دارد. این منیزیم پایدار است و هسته‌ی آن از هم نمی‌پاشد.
تمام اتم‌های منیزیم دارای ۱۲ پروتون در داخل هسته‌ی خود هستند. پیش از این، سبک‌ترین ایزوتوپ شناخته‌شده‌ی منیزیم دارای ۷ نوترون بود که در مجموع ۱۹ پروتون و نوترون داشت (منیزیم-۱۹). با این حال، منیزیم-۱۸ به عنوان سبک‌ترین ایزوتوپ بسیار ناپایدارتر از آن است که بتوان آن را در طبیعت یافت. دکتر کایل براون (Kyle Brown) و همکارانش از آزمایشگاه ملی سایکلوترون ابررسانا (National Superconducting Cyclotron Laboratory) در دانشگاه ایالتی میشیگان برای ساخت منیزیم-۱۸ که یک نوترون سبک‌تر است، کار را با ایزوتوپ پایدار منیزیم یعنی منیزیم-۲۴ شروع کردند.
در اولین قدم در آزمایشگاه ملی سیکلوترون ابررسانا، پرتوی از هسته‌های منیزیم-۲۴ را تا حدود نصف سرعت نور شتاب دادند و آن پرتو را به سمت یک ورقه‌ی فلزی ساخته شده از عنصر بریلیم (Beryllium) فرستادند. به گفته‌ی دکتر براون، «این برخورد دسته‌ای از ایزوتوپ‌های مختلف را که سبک‌تر از منیزیم-۲۴ هستند به شما می‌دهد. اما از میان آن مجموعه ایزوتوپ‌ها، می‌توانیم ایزوتوپی را که می‌خواهیم انتخاب کنیم.»
در این مورد، ایزوتوپ منیزیم-۲۰ ایده‌آل‌ترین انتخاب است. این ایزوتوپ در طبیعت ناپایدار است و معمولاً در عرض چند دهم ثانیه از بین می‌رود. بنابراین، تیم پژوهشی باید به سرعت این ایزوتوپ ناپایدار را با صفحه‌ی بریلیومی دیگری در فاصله‌ی حدود ۳۰ متری (۱۰۰ فوت) برخورد دهند. در این مرحله، منیزیم-۲۰ هم با نصف سرعت نور حرکت می‌کند و در کسری از ثانیه به ورقه‌ی بریلیومی برخورد می‌کند.
این همان اتفاقی است که منیزیم-۱۸ را ایجاد می‌کند که عمری در حدود یک سیکستیلیون (یک تقسیم بر ده به توان ۲۱) ثانیه دارد. این زمان آنقدر کوتاه است که هسته‌ی منیزیم-۱۸ تا قبل از تجزیه‌شدن فرصت پیدا نمی‌کند خود را با الکترون‌ها بپوشاند و به یک اتم کامل تبدیل شود. در نتیجه، منیزیم-۱۸ در همان زمان کوتاه فقط به عنوان یک هسته‌ی تنها وجود دارد. در واقع، در این مدت کوتاه منیزیم-۱۸ هرگز از هدف بریلیومی جدا نمی‌شود و این ایزوتوپ جدید در داخل ورقه از بین می‌رود.
این بدان معناست که دانشمندان نمی‌توانند ایزوتوپ را به‌طور مستقیم بررسی کنند. اما می‌توانند نشانه‌های آشکاری از فروپاشی آن را پیدا کنند. منیزیم-۱۸ در طی تجزیه‌ی خود ابتدا دو پروتون را از هسته خود خارج می‌کند و به نئون-۱۶ تبدیل می‌شود و سپس با خروج دو پروتون دیگر اکسیژن-۱۴ تولید می‌کند. با تجزیه و تحلیل پروتون‌ها و اکسیژنی که از بریلیوم خارج می‌شود، دانشمندان می‌توانند ویژگی‌های منیزیم-۱۸ را پیدا کنند.
مرجع: sci-news
بیشتر بخوانید
- منبع جدید برای فلزات زمینی نادر
- فسفر لازم برای حیات اولیه‌ی زمین ممکن است به وسیله‌ی رعد و برق ایجاد شده باشد
