Tecnologia Científica

Equipe de pesquisa cria o isãotopo de magnanãsio mais leve do mundo atéhoje
O novo isãotopo não respondera¡ a essas perguntas por si são, mas pode ajudar a refinar as teorias e modelos que os cientistas desenvolvem para explicar esses mistanãrios.
Por Michigan State University - 23/12/2021


Imagem representando o novo isãotopo magnanãsio-18. Crédito: SM Wang / Fudan University and Facility for Rare Isotope Beams

Em colaboração com uma equipe internacional de pesquisadores, a Michigan State University (MSU) ajudou a criar a versão mais leve do mundo - ou isãotopo - de magnanãsio atéhoje.

Forjado no Laborata³rio Nacional de Ciclotron Supercondutor em MSU, ou NSCL, este isãotopo étão insta¡vel que se desfaz antes que os cientistas possam medi-lo diretamente. No entanto, esse isãotopo que não gosta de existir pode ajudar os pesquisadores a entender melhor como os a¡tomos que definem nossa existaªncia são feitos.

Liderada por pesquisadores da Universidade de Pequim, na China, a equipe incluiu cientistas da Universidade de Washington em St. Louis, MSU, e outras instituições.

"Uma das grandes questões em que estou interessado éde onde vão os elementos do universo", disse Kyle Brown, professor assistente de química na Facility for Rare Isotope Beams, ou FRIB. Brown foi um dos lideres do novo estudo, publicado online em 22 de dezembro pela revista Physical Review Letters.

"Como esses elementos são feitos? Como esses processos acontecem?" perguntou Brown.

O novo isãotopo não respondera¡ a essas perguntas por si são, mas pode ajudar a refinar as teorias e modelos que os cientistas desenvolvem para explicar esses mistanãrios.

A Terra estãocheia de magnanãsio natural , forjado hámuito tempo nas estrelas, que desde então se tornou um componente-chave de nossas dietas e minerais na crosta do planeta. Mas esse magnanãsio éesta¡vel. Seu núcleo ata´mico, ou núcleo, não se desintegra.

O novo isãotopo de magnanãsio, entretanto, éinsta¡vel demais para ser encontrado na natureza. Mas, ao usar aceleradores departículas para fazer isãotopos cada vez mais exa³ticos como este, os cientistas podem expandir os limites dos modelos que ajudam a explicar como todos os núcleos são construa­dos e permanecem juntos.

Isso, por sua vez, ajuda a prever o que acontece em ambientes ca³smicos extremos que talvez nunca possamos imitar ou medir diretamente da Terra.

"Ao testar esses modelos e torna¡-los cada vez melhores, podemos extrapolar para como as coisas funcionam onde não podemos medi-las", disse Brown. "Estamos medindo as coisas que podemos medir para prever as coisas que não podemos."

NSCL tem ajudado cientistas em todo o mundo a aprofundar a compreensão do universo pela humanidade desde 1982. O FRIB continuara¡ essa tradição quando os experimentos comea§arem em 2022. O FRIB éuma instalação do usua¡rio do Departamento de Energia dos EUA (DOE-SC), apoiando a missão do DOE -SC Office of Nuclear Physics.
 
"O FRIB vai medir muitas coisas que não fomos capazes de medir no passado", disse Brown. "Na verdade, temos um experimento aprovado definido para ser executado no FRIB. E devemos ser capazes de criar outro núcleo que não tenha sido feito antes."

Rumo a esse experimento futuro, Brown se envolveu com quatro projetos diferentes que criaram novos isãotopos. Isso inclui o mais novo, conhecido como magnanãsio-18.

Todos os a¡tomos de magnanãsio tem 12 pra³tons dentro de seus núcleos. Anteriormente, a versão mais leve do magnanãsio tinha 7 naªutrons, dando a ele um total de 19 pra³tons e naªutrons - daa­ sua designação como magnanãsio-19.

Para fazer o magnanãsio-18, que émais leve em um naªutron, a equipe começou com uma versão esta¡vel do magnanãsio, o magnanãsio-24. O ciclotron em NSCL acelerou um feixe de magnanãsio-24 núcleos para cerca de metade da velocidade da luz e enviou esse feixe em direção a um alvo, que éuma folha de metal feita do elemento bera­lio. E esse foi apenas o primeiro passo.

"Essa colisão nos da¡ um monte de isãotopos diferentes mais leves do que o magnanãsio-24", disse Brown. "Mas, dessa sopa, podemos selecionar o isãotopo que queremos."

Nesse caso, esse isãotopo émagnanãsio-20. Esta versão éinsta¡vel, o que significa que se deteriora, geralmente em danãcimos de segundo. Portanto, a equipe estãotrabalhando para fazer aquele magnanãsio-20 colidir com outro alvo de bera­lio a cerca de 30 metros de distância.

"Mas estãoviajando com metade da velocidade da luz", disse Brown. "Ele chega la¡ muito rapidamente."

a‰ a próxima colisão que cria o magnanãsio-18, que dura cerca de um sextilionanãsimo de segundo. a‰ tão curto que o magnanãsio-18 não se envolve com elanãtrons para se tornar um a¡tomo completo antes de se desintegrar. Ele existe apenas como um núcleo nu.

Na verdade, étão curto que o magnanãsio-18 nunca sai do alvo de bera­lio. O novo isãotopo decai dentro do alvo.

Isso significa que os cientistas não podem examinar o isãotopo diretamente, mas podem caracterizar sinais reveladores de sua decadaªncia. O magnanãsio-18 primeiro ejeta dois pra³tons de seu núcleo para se tornar o neon-16, que então ejeta mais dois pra³tons para se tornar o oxigaªnio-14. Ao analisar os pra³tons e o oxigaªnio que escapam do alvo, a equipe pode deduzir as propriedades do magnanãsio-18.

"Este foi um esfora§o de equipe. Todos trabalharam muito neste projeto", disse Brown. "a‰ muito emocionante. Nãoétodo dia que as pessoas descobrem um novo isãotopo."

Dito isso, os cientistas estãoadicionando novas entradas a cada ano a  lista de isãotopos conhecidos, cujo número estãona casa dos milhares.

"Estamos adicionando gotas a um balde, mas são gotas importantes", disse Brown. "Podemos colocar nossos nomes neste aqui, toda a equipe pode. E posso dizer aos meus pais que ajudei a descobrir esse núcleo que ninguanãm mais viu antes."

 

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