Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

MSU veya NSCL'deki Ulusal Süper İletken Siklotron Laboratuvarı'nda dövülen bu izotop o kadar kararsız ki bilim adamları onu doğrudan ölçemeden parçalanıyor. Yine de var olmaya hevesli olmayan bu izotop, araştırmacıların varlığımızı tanımlayan atomların nasıl yapıldığını daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.

Çin'deki Pekin Üniversitesi'nden araştırmacılar tarafından yönetilen ekip, St. Louis'deki Washington Üniversitesi, MSU ve diğer kurumlardan bilim adamlarını içeriyordu. Facility for Nadir İzotop Kirişler veya FRIB'de kimya alanında yardımcı doçent olan Kyle Brown, "İlgilendiğim en büyük sorulardan biri, evrenin elementlerinin nereden geldiğidir." dedi. 

Yeni izotop bu soruları tek başına yanıtlamayacak, ancak bilim adamlarının bu tür gizemleri açıklamak için geliştirdikleri teorileri ve modelleri iyileştirmeye yardımcı olabilir. Dünya, uzun zaman önce yıldızlarda dövülmüş, o zamandan beri diyetlerimizin ve gezegenin kabuğundaki minerallerin önemli bir bileşeni haline gelen doğal magnezyumla doludur. Ancak bu magnezyum stabildir. Atom çekirdeği veya çekirdeği parçalanmaz. 

Bununla birlikte, yeni magnezyum izotopu doğada bulunamayacak kadar kararsızdır. Ancak bilim adamları, bunun gibi giderek daha egzotik izotoplar yapmak için parçacık hızlandırıcıları kullanarak, tüm çekirdeklerin nasıl inşa edildiğini ve bir arada kaldığını açıklamaya yardımcı olan modellerin sınırlarını zorlayabilirler. Bu da Dünya üzerinde asla doğrudan taklit edemeyeceğimiz veya Dünya'dan ölçemeyeceğimiz aşırı kozmik ortamlarda neler olduğunu tahmin etmeye yardımcı olur. Brown, "Bu modelleri test ederek ve onları daha iyi ve daha iyi hale getirerek, onları ölçemediğimiz yerlerde işlerin nasıl yürüdüğünü tahmin edebiliriz. Ölçemeyeceğimiz şeyleri tahmin etmek için ölçebileceğimiz şeyleri ölçüyoruz." dedi. NSCL, 1982'den beri dünya çapındaki bilim adamlarının insanlığın evreni daha iyi anlamalarına yardımcı oluyor. FRIB, 2022'de deneyler başladığında bu geleneği sürdürecek. FRIB, DOE'nin misyonunu destekleyen ABD Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi (DOE-SC) kullanıcı tesisidir. Brown, "FRIB, geçmişte ölçemediğimiz birçok şeyi ölçecek. Aslında FRIB'de yürütülecek onaylanmış bir deney setimiz var. Ve daha önce yapılmamış başka bir çekirdek yaratabilmeliyiz."dedi. Gelecekteki bu deneye giren Brown, yeni izotoplar yapan dört farklı projede yer aldı. Bu, magnezyum-18 olarak bilinen en yenisini içerir. Tüm magnezyum atomlarının çekirdeklerinde 12 proton bulunur. Daha önce, magnezyumun en hafif versiyonunda 7 nötron vardı, bu da ona toplam 19 proton ve nötron veriyordu bu nedenle magnezyum-19 olarak adlandırıldı.

Ekip, bir nötron daha hafif olan magnezyum-18'i yapmak için magnezyumun kararlı bir versiyonu olan magnezyum-24 ile başladı. NSCL'deki siklotron, bir magnezyum-24 çekirdeği ışınını ışık hızının yaklaşık yarısına kadar hızlandırdı ve bu ışını, berilyum elementinden yapılmış bir metal folyo olan bir hedefe fırlattı. Ve bu sadece ilk adımdı. Brown, "Bu çarpışma size magnezyum-24'ten daha hafif bir grup farklı izotop verir.Ama o çorbadan istediğimiz izotopu seçebiliriz."dedi.  Bu durumda, bu izotop magnezyum-20'dir. Bu sürüm kararsızdır, yani genellikle saniyenin onda biri içinde bozulur. Yani ekip, magnezyum-20'nin yaklaşık 30 metre veya 100 fit uzaktaki başka bir berilyum hedefiyle çarpışmasını sağlamak için bir saatte. Brown, "Ama ışık hızının yarısı hızında seyahat ediyor. Oraya oldukça çabuk ulaşır."dedi. Magnezyum-18'i yaratan şey, saniyenin sekstilyonda biri kadar bir yaşam süresi olan bir sonraki çarpışmadır. Bu o kadar kısa bir süre ki, magnezyum-18 parçalanmadan önce tam teşekküllü bir atom olmak için elektronlarla kendini gizlemez. Sadece çıplak bir çekirdek olarak var olur. Aslında o kadar kısa ki magnezyum-18 berilyum hedefinden asla ayrılmaz. Yeni izotop hedefin içinde bozunur.

Bu, bilim adamlarının izotopu doğrudan inceleyemeyecekleri, ancak bozunmasının açıklayıcı işaretlerini karakterize edebilecekleri anlamına geliyor. Magnezyum-18 önce çekirdeğinden iki proton çıkararak neon-16'ya dönüşür, daha sonra oksijen-14'e dönüşmek için iki proton daha çıkarır. Ekip, hedeften kaçan protonları ve oksijeni analiz ederek magnezyum-18'in özelliklerini çıkarabilir. Brown, "Bu bir ekip çalışmasıydı. Herkes bu projede gerçekten çok çalıştı. Oldukça heyecan verici. İnsanlar her gün yeni bir izotop keşfedmiyor." dedi. 

Bununla birlikte, bilim adamları her yıl sayıları binlerce olan bilinen izotoplar listesine yeni girdiler ekliyorlar.Brown, "Bir kovaya damla ekliyoruz, ancak bunlar önemli damlalar. Bunun üzerine isimlerimizi koyabiliriz, tüm ekip yapabilir. Ve aileme daha önce kimsenin görmediği bu çekirdeği keşfetmeye yardım ettiğimi söyleyebilirim." dedi.

Makale:journals.aps.org