โดย Tom Metcalfe เผยแพร่เมื่อ 1 มกราคม 2022 เป็นไอโซโทปแมกนีเซียมที่เบาที่สุดในโลกโครงสร้างอะตอมของแมกนีเซียม-18 ซึ่งเพิ่งสร้างขึ้นภายในเครื่องทุบอะตอมขนาดยักษ์แสดงอยู่ในภาพประกอบนี้ (เครดิตภาพ: S.M. มหาวิทยาลัยวัง / Fudan และสิ่งอํานวยความสะดวกสําหรับลําแสงไอโซโทปที่หายาก)นักวิทยาศาสตร์เพิ่งสร้างแมกนีเซียมที่เบาที่สุดในโลกซึ่งเป็นไอโซโทปที่ไม่เคยเห็นมาก่อนโดยมีนิวตรอนเพียงหกตัวในนิวเคลียสอะตอมของมันภายใน
อะตอมขนาดยักษ์และในขณะที่สารสลายตัวเร็วเกินไปที่จะวัดได้โดยตรงนักวิจัยคาดว่าการค้นพบ
ของพวกเขาจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจวิธีการสร้างอะตอมได้ดีขึ้น นั่นเป็นเพราะไอโซโทปที่แปลกใหม่ดังกล่าวซึ่งเป็นรุ่นขององค์ประกอบทางเคมีที่มีนิวตรอนในนิวเคลียสมากกว่าหรือน้อยกว่าปกติสามารถช่วยกําหนดขีด จํากัด ของแบบจําลองที่นักวิทยาศาสตร์ใช้เพื่อค้นหาว่าอะตอมทํางานอย่างไร
”ด้วยการทดสอบแบบจําลองเหล่านี้ในการทําให้โมเดลเหล่านี้ดีขึ้นและดีขึ้นเราสามารถคาดการณ์ได้ว่าสิ่งต่าง ๆ ทํางานอย่างไรในที่ที่เราไม่สามารถวัดได้” ไคล์บราวน์นักเคมีที่โรงงานสําหรับลําแสงไอโซโทปหายากที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมิชิแกนในอีสต์แลนซิงกล่าว “เรากําลังวัดสิ่งที่เราสามารถวัดได้เพื่อทํานายสิ่งที่เราทําไม่ได้”
โอเชียนดรูว์
ไอโซโทปแมกนีเซียมใหม่ที่เรียกว่าแมกนีเซียม -18 จะไม่เติมเต็มช่องว่างทั้งหมดในความรู้ทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับอะตอม แต่การค้นพบนี้จะช่วยปรับแต่งทฤษฎีที่นักวิทยาศาสตร์พัฒนาขึ้นเพื่ออธิบายพวกเขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการวัดผลคูณของการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของไอโซโทปของทีมให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับพลังงานที่มีผลผูกพันของอิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียสตามบทสรุปของการวิจัย
นิวเคลียสอะตอม
ภายใต้สภาวะปกติแมกนีเซียมบริสุทธิ์เป็นโลหะสีเทาอ่อนที่มีเลขอะตอม 12 ซึ่งบ่งชี้ว่ามีโปรตอน 12 ตัวซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุบวกอยู่ในนิวเคลียส มันไวไฟสูงและแสงสีขาวเข้มจากแถบแมกนีเซียมที่ลุกไหม้มักจะทําให้นักเรียนในชั้นเรียนเคมีตาพร่า
เช่นเดียวกับองค์ประกอบทางเคมีหลายอย่างแมกนีเซียมมีต้นกําเนิดมาจากปฏิกิริยาฟิวชั่นของดาวฤกษ์ที่มีอายุมากและพบได้บนโลกเพราะดาวฤกษ์ที่ตายไปนานเหล่านั้นได้ระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาและ “เพาะ” เมฆระหว่างดวงดาวที่ก่อตัวเป็นระบบสุริยะของเรา แมกนีเซียมมีค่อนข้างมากในเปลือกโลกและมีบทบาททางเคมีที่สําคัญในสารประกอบทางชีวภาพและอุตสาหกรรมหลายชนิด
ไอโซโทปที่เสถียรที่สุดของแมกนีเซียมมีนิวตรอน 12 ตัว ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุเป็นกลาง ในแต่ละนิวเคลียส ทําให้ธาตุรุ่นนี้มีมวลอะตอม 24 ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าแมกนีเซียม-24
สําหรับการทดลองของพวกเขานักวิจัยได้เร่งลําแสงของนิวเคลียสแมกนีเซียม -24 ให้เหลือประมาณครึ่ง
หนึ่งของความเร็วแสงภายในห้องปฏิบัติการไซโคลตรอนตัวนํายิ่งยวดแห่งชาติที่ MSU ซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคทรงกลมที่มีพลังงานสูงเป็นพิเศษ จากนั้นพวกเขาก็ยิงลําแสงความเร็วสูงของนิวเคลียสแมกนีเซียมที่เป้าหมายของฟอยล์โลหะที่ทําจากเบริลเลียม
การชนกันในขั้นตอนนั้นทําให้เกิด “ซุป” ของไอโซโทปแมกนีเซียมที่เบากว่าที่นักวิจัยสามารถเลือกได้ – ในหมู่พวกเขาคือไอโซโทปแมกนีเซียม -20 ที่ไม่เสถียรซึ่งเก็บนิวตรอนได้เพียงแปดตัวต่อนิวเคลียสและการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีในไม่กี่วินาที
นักวิจัยจึงยิงนิวเคลียสแมกนีเซียม-20 ซึ่งอยู่ห่างจากความเร็วแสงประมาณครึ่งหนึ่งอีกครั้งที่เป้าหมายเบริลเลียมอีกเป้าหมายหนึ่งซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 100 ฟุต (30 เมตร)หนึ่งในผลิตภัณฑ์ของการชนกันที่เกิดขึ้นคือไอโซโทปที่ค้นพบใหม่แมกนีเซียม -18 ซึ่งเป็นไอโซโทปที่ “เบาที่สุด” ของแมกนีเซียมเท่าที่เคยมีมา โดยมีโปรตอน 12 ตัวและนิวตรอนเพียงหกตัวในนิวเคลียส
ไอโซโทปหายากนิวเคลียสอะตอมส่วนใหญ่ “ปิดบัง” ตัวเองอย่างรวดเร็วด้วยอิเล็กตรอน – อนุภาคที่มีประจุลบ – จากสภาพแวดล้อมและกลายเป็นอะตอมของธาตุซึ่งสามารถรวมเข้ากับอะตอมประเภทอื่นเพื่อสร้างสารประกอบทางเคมีแต่ไอโซโทปแมกนีเซียม-18 ที่เพิ่งค้นพบใหม่นั้นไม่เสถียรอย่างสิ้นเชิงและมีอายุสั้นมาก: ด้วยนิวตรอนเพียงไม่กี่ตัว นิวเคลียสจึงแตกสลายอย่างรวดเร็ว โดยมีครึ่งชีวิต — เวลาที่นิวเคลียสครึ่งหนึ่งใช้ในการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี — น้อยกว่าหนึ่ง sextillionth ของวินาที หรือ 10^-21 วินาที
Credit : sanmiguelwritersconferenceblog.org schauwerk.info scottjarrett.org serafemsarof.org shebecameabutterfly.net solowheelscooter.net spotthefrog.net stateproperty2.com stuffedanimalpatterns.net sunflower-children.org
