Un equipo de científicos que trabajan en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Laboratorio Berkeley descubrió una nueva forma del elemento mendelevio hecho por el hombre. El isótopo recién creado, mendelevio-244, es la forma 17 y más ligera de mendelevio, que es el elemento101 en la tabla periódica.
Mendelevium fue creado por primera vez por científicos de Berkeley Lab en 1955, y se encuentra entre una lista de otros 16 elementos que los científicos de Berkeley Lab descubrieron o ayudaron a descubrir. Un isótopo es una forma de un elemento con más o menos neutrones partículas no cargadas ensu núcleo atómico que otras formas de un elemento.
En el último descubrimiento, el equipo utilizó el ciclotrón de 88 pulgadas de Berkeley Lab, que acelera poderosos haces de partículas cargadas en los objetivos para crear átomos de elementos más pesados, para hacer mendelevio-244. Un ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas que se inventópor el homónimo del laboratorio, Ernest O. Lawrence, en 1930.
Los equipos liderados por Berkeley Lab han descubierto 12 de los 17 isótopos de mendelevio, y han descubierto un total de 640 isótopos, aproximadamente una quinta parte de todos los isótopos conocidos y, con mucho, el conteo más alto para una sola institución.En 2019 había 3.308 isótopos conocidos. El nuevo descubrimiento de isótopos es el primero realizado por un equipo dirigido por Berkeley Lab desde 2010.
"Fue un desafío descubrir este nuevo isótopo de mendelevio porque todos los isótopos de mendelevio vecinos tienen propiedades de descomposición muy similares", dijo Jennifer Pore, científica del proyecto Berkeley Lab que dirigió el estudio que detalla el descubrimiento del isótopo. La descomposición alfa describe el procesopor el cual un elemento radiactivo como el mendelevio se descompone en elementos más ligeros con el tiempo
En total, el equipo midió las propiedades de 10 átomos de mendelevio-244 para el estudio, que apareció hoy en la revista Cartas de revisión física .
"Cada isótopo representa una combinación única de protones y neutrones", dijo Pore. "Cuando se descubre un nuevo isótopo, esa combinación particular de protones partículas cargadas positivamente y neutrones nunca se ha observado. Los estudios de estas combinaciones extremas son críticoshacia nuestra comprensión de toda la materia nuclear "
Además de descubrir el nuevo isótopo, el trabajo del equipo de investigación también proporcionó la primera evidencia directa de un proceso de descomposición que involucra un isótopo del elemento berkelio. El equipo incluyó científicos de UC Berkeley, Lawrence Livermore National Laboratory, San Jose State University,y la Universidad de Lund de Suecia.
Los investigadores encontraron evidencia de que el mendelevio-244 tiene dos cadenas separadas de descomposición, cada una de las cuales conduce a una vida media diferente: 0.4 segundos y 6 segundos, según las diferentes configuraciones de energía de las partículas en su núcleo. Una vida media es el momento en quesupone que el número de átomos de un elemento radiactivo se reduzca a la mitad a medida que sus núcleos se descomponen en otros núcleos más ligeros.
En una medición separada derivada del mismo estudio, los investigadores encontraron la primera evidencia del proceso de desintegración alfa del berkelio-236, un isótopo del elemento berkelio, ya que se transforma en americio-232, un isótopo ligeramente más ligero.descubierto en 1949 por un equipo dirigido por Berkeley Lab.
Central para el descubrimiento del isótopo fue un instrumento en el ciclotrón de 88 pulgadas llamado FIONA, o para la identificación del nucleido A. La "A" en FIONA representa el número de masa de un elemento, que es el número total de protones partículas cargadas positivamente y neutrones partículas no cargadas en el núcleo de un átomo. El nuevo número de masa del isótopo es 244.
"La herramienta más importante que tuvimos en este descubrimiento fue FIONA", dijo Pore, quien también fue parte del equipo que ayudó en las pruebas y la puesta en marcha de FIONA. FIONA midió con precisión el número de masa del nuevo isótopo.
Barbara Jacak, directora de la División de Ciencias Nucleares en Berkeley Lab, dijo: "Construimos FIONA para permitir descubrimientos como este, y es emocionante ver que este instrumento está avanzando".
Michael Thoennessen, un profesor distinguido de la Universidad de Michigan State University que está de permiso para servir como editor en jefe de la American Physical Society, mantiene una lista de descubrimientos de isótopos y señala que la lista de nuevos isótopos ha sido más delgada de lo habitual durante el añovarios años pasados
"Los descubrimientos de isótopos son cíclicos y dependen de nuevos aceleradores y avances importantes en el desarrollo de equipos experimentales", dijo. FIONA de Berkeley Lab y la Instalación para haces de isótopos raros FRIB, una instalación de usuarios del Departamento de Energía de EE. UU. En desarrollo en el estado de MichiganLa universidad, son capacidades únicas "con gran potencial de descubrimiento" para diferentes tipos de nuevos isótopos en los Estados Unidos, señaló.
Para garantizar que las mediciones de FIONA fueran precisas, el equipo de investigación midió primero las propiedades de descomposición y los números de masa de los isótopos conocidos de mendelevio, incluidos mendelevio-247, mendelevio-246 y mendelevio-245.
"Una vez que estábamos seguros de estar bien versados en las propiedades de estos isótopos de mendelevio ligero, intentamos el experimento para descubrir el isótopo mendelevio-244 previamente no observado", dijo Pore. "Sin la confirmación directa de que habíamos producido unisótopo con un número de masa de 244, habría sido muy difícil desenredar los resultados y demostrar el descubrimiento ".
Para crear estos isótopos exóticos, incluso la forma más ligera conocida de mendelevio es aún más pesada que el uranio natural, los científicos produjeron un haz de partículas en el Ciclotrón de 88 pulgadas que contiene partículas cargadas de argón-40, un isótopo de argón, ydirigió el rayo hacia un objetivo de lámina delgada compuesto de bismuto-209, un isótopo de bismuto.
Ocasionalmente en estos experimentos, un núcleo en el haz de partículas de alta energía golpea directamente y se fusiona con un núcleo en la lámina objetivo, produciendo un solo átomo de un elemento más pesado. Y para un isótopo con una vida media muy corta, esuna carrera para tomar medidas de un átomo antes de que se descomponga en otra cosa.
El ciclotrón de 88 pulgadas de Berkeley tiene otra herramienta aguas arriba de FIONA que se llama el separador lleno de gas de Berkeley. El separador ayuda a extraer los átomos relevantes que se pueden medir rápida e individualmente en detalle con FIONA.
Los investigadores pueden realizar otros estudios de mendelevio-244 con otros instrumentos para tratar de aprender más sobre su estructura, dijo Pore.
Y ahora que FIONA ha demostrado su valor en el descubrimiento de isótopos, los investigadores de Berkeley Lab están apuntando a otros isótopos nuevos. "Ya estamos planeando estudios similares a lo largo de otras cadenas isotópicas para descubrir nuevos isótopos", dijo Pore.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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