Физики создали новый изотоп магния

В ходе эксперимента в Национальной сверхпроводящей циклотронной лаборатории (National Superconducting Cyclotron Laboratory), расположенной в Университете штата Мичиган, физикам удалось получить новый изотоп магния — ¹⁸Mg, ставший самым легким изотопом этого химического элемента.

Атомный номер магния 12, следовательно, в ядрах атомов всех его изотопов содержится по 12 протонов, а вот число нейтронов в них отличается. В природе встречаются три стабильных изотопа магния: ²⁴Mg (78,6 %), ²⁵Mg (10,1 %) и ²⁶Mg (11,3 %). Также у этого элемента было известно девятнадцать нестабильных изотопов, самый долгоживущий из них — ²⁸Mg с периодом полураспада 20,915 часа. Самым легким из известных ранее изотопов был ¹⁹Mg с 12 протонами и 7 нейтронами в ядре.

Чтобы получить ¹⁸Mg, Кайл Браун и его коллеги использовали ядра изотопа ²⁴Mg. Их разогнали в циклотроне почти до половины скорости света и выстрелили ими в мишень из бериллиевой фольги. В результате столкновения возникло несколько ядер более легких изотопов магния. Среди них был и ²⁰Mg, который существует всего несколько десятых долей секунды. За это короткое время ученые сумели столкнуть ядра ²⁰Mg со второй бериллиевой мишенью, располагавшейся примерно в 30 метрах от первой.

В результате этого столкновения получается ¹⁸Mg, который живет лишь одну секстиллионную долю секунды. Это настолько короткий срок, что ¹⁸Mg не успевает присоединить электроны, чтобы стать полноценным атомом, он существует только как атомное ядро. За время своего существования ядро даже не успевает покинуть бериллиевую мишень. Новый изотоп распадается внутри нее, а значит, ученые не могут исследовать изотоп напрямую, но могут охарактеризовать контрольные признаки его распада. Сначала ядро ¹⁸Mg испускает два протона, чтобы превратиться в ядро неона (¹⁶Ne), который затем выбрасывает еще два протона, чтобы стать кислородом (¹⁴O). Анализируя протоны и атомы кислорода, покидающие мишень, физики могут определить свойства ¹⁸Mg.

Результаты работы были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Весной нынешнего года на том же циклотроне ученые получили новый изотоп фтора.