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.
