Los investigadores descubren el átomo de calcio más pesado conocido; ocho nuevos isótopos raros descubiertos en total

Los investigadores descubren el átomo de calcio más pesado conocido;  ocho nuevos isótopos raros descubiertos en total
Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan y del Centro RIKEN Nishina en Japón han descubierto ocho nuevos isótopos raros, incluido el átomo de calcio más pesado conocido, el calcio-60. La ilustración muestra una gráfica utilizada para identificar los diferentes núcleos producidos en la medición. Z es la cantidad de protones y A / q es la relación entre el número de protones y neutrones sobre la carga. Los isótopos de calcio están indicados a partir de los últimos isótopos estables de calcio-48 frente a calcio que solo se pueden alcanzar con FRIB. Todos los núcleos a la derecha de la línea roja se han observado por primera vez en esta medición. Crédito: Laboratorio nacional de ciclotrón superconductor

Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan y el Centro RIKEN Nishina en Japón descubrieron ocho nuevos isótopos raros de los elementos fósforo, azufre, cloro, argón, potasio, escandio y, lo más importante, calcio.

Estos son los isótopos más pesados ​​de estos elementos jamás encontrados.

Los isótopos son diferentes formas de elementos que se encuentran en la naturaleza. Los isótopos de cada elemento contienen el mismo número de protones, pero una cantidad diferente de neutrones. Cuantos más neutrones se agregan a un elemento, más “pesado” es. El isótopo más pesado de un elemento representa el límite de cuántos neutrones puede contener el núcleo. Además, los isótopos del mismo elemento tienen diferentes propiedades físicas. Los isótopos “estables” viven para siempre, mientras que algunos isótopos pesados ​​solo pueden vivir unos segundos. Algunos incluso más pesados ​​apenas pueden existir fracciones de segundo antes de desintegrarse.

Los isótopos de vida corta más interesantes sintetizados durante un experimento reciente en RIKEN’s Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF) fueron calcio-59 y calcio-60, que ahora son los más isótopos de calcio descargados conocidos por la ciencia. El núcleo de calcio-60 tiene 20 protones y el doble de neutrones. Eso es 12 neutrones más que el más pesado de los isótopos de calcio estables, calcio-48. Este isótopo estable se desintegra después de vivir durante cientos de trillones de años, o 40 billones de veces la edad del universo. Por el contrario, el calcio 60 vive durante unas pocas milésimas de segundo.

Oleg Tarasov, un físico de planta en el Laboratorio Nacional de Superconductores Ciclotrón (NSCL) en MSU, es un vocero del experimento.

Tarasov explicó que probar la existencia de un cierto isótopo de un puede avanzar la comprensión de los científicos de la fuerza nuclear. Esta es una búsqueda de larga data en la ciencia nuclear.

Esta acuarela de la alumna de noveno grado Alexandra Tarasova muestra cómo un adolescente ve la figura experimental. Crédito: Alexandra Tarasova, Holt High School

“En el corazón de un átomo, protones y neutrones se mantienen unidos por la fuerza nuclear, formando el núcleo atómico”, dijo Tarasov. “Los científicos continúan investigando qué combinaciones de protones y neutrones pueden existir en la naturaleza, incluso si solo es por fracciones fugaces de segundo”.

Alexandra Gade, profesora de física en MSU y científica jefe de NSCL, está interesada en la comparación de los nuevos descubrimientos con los modelos nucleares. De alguna manera, estos modelos pintan una imagen del núcleo en diferentes resoluciones.

“Algunos de estos modelos que describen núcleos en la escala de mayor resolución predicen que 20 protones y 40 neutrones no se unirán para formar Ca-60”, dijo Gade. “El descubrimiento de calcio 60 inducirá a los teóricos a identificar los ingredientes faltantes en sus modelos”.

Dos de los otros isótopos nuevos de azufre y cloro, S-49 y Cl-52, no se prevé que existan por una serie de modelos que pintan una imagen de núcleos de menor resolución. Sus ingredientes ahora pueden ser refinados también.

La creación e identificación de isótopos raros es la versión física nuclear de un formidable problema de aguja en un pajar. Para sintetizar estos nuevos isótopos, los investigadores aceleraron un haz intenso de partículas pesadas de zinc sobre un bloque de berilio. En los restos resultantes de la colisión, con una posibilidad minúscula, se forma un isótopo raro como el calcio 60. El rayo de zinc intenso que permitió el descubrimiento de calcio-59 y calcio-60 fue proporcionado por el RIBF, que actualmente es el hogar de la instalación de aceleradores más poderosa del mundo en el campo. Los isótopos calcio-57 y 58 fueron descubiertos en 2009 en NSCL .

En el futuro, el Servicio de Rayos de Isótopos Raros (FRIB) en la Universidad Estatal de Michigan permitirá que los científicos puedan hacer calcio-68 o incluso calcio-70, que puede ser el calcio más pesado .


Explora más:
ISOLDE acuña isótopos de cromo

Más información: O. B. Tarasov et al, descubrimiento de Ca60 e implicaciones para la estabilidad de Ca70, Letras de revisión física (2018) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.121.022501

Referencia de la revista:
Letras de revisión física

Proporcionado por: Instalación de la Michigan State University para haces de isótopos raros

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Los investigadores descubren el átomo de calcio más pesado conocido; ocho nuevos isótopos raros descubiertos en total

Los investigadores descubren el átomo de calcio más pesado conocido;  ocho nuevos isótopos raros descubiertos en total
Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan y del Centro RIKEN Nishina en Japón han descubierto ocho nuevos isótopos raros, incluido el átomo de calcio más pesado conocido, el calcio-60. La ilustración muestra una gráfica utilizada para identificar los diferentes núcleos producidos en la medición. Z es la cantidad de protones y A / q es la relación entre el número de protones y neutrones sobre la carga. Los isótopos de calcio están indicados a partir de los últimos isótopos estables de calcio-48 frente a calcio que solo se pueden alcanzar con FRIB. Todos los núcleos a la derecha de la línea roja se han observado por primera vez en esta medición. Crédito: Laboratorio nacional de ciclotrón superconductor

Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan y el Centro RIKEN Nishina en Japón descubrieron ocho nuevos isótopos raros de los elementos fósforo, azufre, cloro, argón, potasio, escandio y, lo más importante, calcio.

Estos son los isótopos más pesados ​​de estos elementos jamás encontrados.

Los isótopos son diferentes formas de elementos que se encuentran en la naturaleza. Los isótopos de cada elemento contienen el mismo número de protones, pero una cantidad diferente de neutrones. Cuantos más neutrones se agregan a un elemento, más “pesado” es. El isótopo más pesado de un elemento representa el límite de cuántos neutrones puede contener el núcleo. Además, los isótopos del mismo elemento tienen diferentes propiedades físicas. Los isótopos “estables” viven para siempre, mientras que algunos isótopos pesados ​​solo pueden vivir unos segundos. Algunos incluso más pesados ​​apenas pueden existir fracciones de segundo antes de desintegrarse.

Los isótopos de vida corta más interesantes sintetizados durante un experimento reciente en RIKEN’s Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF) fueron calcio-59 y calcio-60, que ahora son los más isótopos de calcio descargados conocidos por la ciencia. El núcleo de calcio-60 tiene 20 protones y el doble de neutrones. Eso es 12 neutrones más que el más pesado de los isótopos de calcio estables, calcio-48. Este isótopo estable se desintegra después de vivir durante cientos de trillones de años, o 40 billones de veces la edad del universo. Por el contrario, el calcio 60 vive durante unas pocas milésimas de segundo.

Oleg Tarasov, un físico de planta en el Laboratorio Nacional de Superconductores Ciclotrón (NSCL) en MSU, es un vocero del experimento.

Tarasov explicó que probar la existencia de un cierto isótopo de un puede avanzar la comprensión de los científicos de la fuerza nuclear. Esta es una búsqueda de larga data en la ciencia nuclear.

Esta acuarela de la alumna de noveno grado Alexandra Tarasova muestra cómo un adolescente ve la figura experimental. Crédito: Alexandra Tarasova, Holt High School

“En el corazón de un átomo, protones y neutrones se mantienen unidos por la fuerza nuclear, formando el núcleo atómico”, dijo Tarasov. “Los científicos continúan investigando qué combinaciones de protones y neutrones pueden existir en la naturaleza, incluso si solo es por fracciones fugaces de segundo”.

Alexandra Gade, profesora de física en MSU y científica jefe de NSCL, está interesada en la comparación de los nuevos descubrimientos con los modelos nucleares. De alguna manera, estos modelos pintan una imagen del núcleo en diferentes resoluciones.

“Algunos de estos modelos que describen núcleos en la escala de mayor resolución predicen que 20 protones y 40 neutrones no se unirán para formar Ca-60”, dijo Gade. “El descubrimiento de calcio 60 inducirá a los teóricos a identificar los ingredientes faltantes en sus modelos”.

Dos de los otros isótopos nuevos de azufre y cloro, S-49 y Cl-52, no se prevé que existan por una serie de modelos que pintan una imagen de núcleos de menor resolución. Sus ingredientes ahora pueden ser refinados también.

La creación e identificación de isótopos raros es la versión física nuclear de un formidable problema de aguja en un pajar. Para sintetizar estos nuevos isótopos, los investigadores aceleraron un haz intenso de partículas pesadas de zinc sobre un bloque de berilio. En los restos resultantes de la colisión, con una posibilidad minúscula, se forma un isótopo raro como el calcio 60. El rayo de zinc intenso que permitió el descubrimiento de calcio-59 y calcio-60 fue proporcionado por el RIBF, que actualmente es el hogar de la instalación de aceleradores más poderosa del mundo en el campo. Los isótopos calcio-57 y 58 fueron descubiertos en 2009 en NSCL .

En el futuro, el Servicio de Rayos de Isótopos Raros (FRIB) en la Universidad Estatal de Michigan permitirá que los científicos puedan hacer calcio-68 o incluso calcio-70, que puede ser el calcio más pesado .


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Más información: O. B. Tarasov et al, descubrimiento de Ca60 e implicaciones para la estabilidad de Ca70, Letras de revisión física (2018) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.121.022501

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