科学家创造了前所未有的镁同位素。
尽管这种物质分解太快，无法直接测量，但研究人员希望他们的发现能帮助科学家更好地了解原子是如何构成的。这是因为这种奇特的同位素，一种原子核中中子比平常多或少的化学元素，可以帮助定义科学家用来计算原子如何工作的模型的局限性。
东兰辛密歇根州立大学稀有同位素束设施的化学家凯尔·布朗(Kyle Brown)说，“通过测试这些模型，让它们变得越来越好，我们可以推断出我们无法测量的东西是如何工作的。”“我们正在衡量我们能衡量的东西，以预测我们不能衡量的东西。”
他说，被称为镁18的新镁同位素不会填补关于原子的科学知识的所有空白，但这一发现将有助于改善科学家们开发的解释它们的理论。根据研究摘要，特别是，该团队对同位素放射性衰变产物的测量为围绕原子核旋转的电子的结合能提供了新的见解。
正常情况下，纯镁是一种软灰色金属，原子序数为12，说明其原子核内有12个质子和带正电的粒子。它非常易燃，燃烧的镁棒发出的强烈白光经常让化学课上的学生眼花缭乱。
像许多化学元素一样，镁起源于衰老恒星的聚变反应。它之所以在地球上被发现，是因为那些早已死亡的恒星爆炸成为超新星，并“播种”了形成我们太阳系的星际云。镁在地壳中相对丰富，在许多生物和工业化合物中起着重要的化学作用。
镁最常见的稳定同位素，每个原子核中有12个中子和中性带电粒子，所以这个版本元素的原子质量是24。因此被称为镁24。
在他们的实验中，研究人员在密歇根州立大学的国家超导回旋加速器实验室(一种圆形超高能粒子加速器)中将一束镁-24原子核加速到光速的一半左右。然后，他们向铍制成的金属箔靶发射高速镁核束。
在这一步过程中，碰撞产生了一种轻的镁同位素“汤”，研究人员可以从中进行选择——不稳定的同位素镁20，每个同位素只含有8个中子，放射性衰变在十分之几秒内发生。
然后，研究人员争分夺秒地向大约65，438+000英尺(30米)外的另一个铍靶发射Mg-20原子核，并且再次以大约一半的光速发射。
碰撞产物之一是新发现的同位素镁18，它是历史上“最轻”的镁同位素，原子核中有12个质子和6个中子。
大多数原子核很快用环境中的电子(带负电荷的粒子)将自己“掩盖”起来，成为元素原子，然后可以与其他类型的原子结合形成化合物。
但是新发现的镁同位素18非常不稳定，寿命很短:由于中子很少，原子核很快就会衰变，半衰期很长，一半原子核从放射性衰变中衰变出来所需的时间不到六分之一秒，即10-21秒。
这意味着它消失得如此之快，以至于镁18原子核连被电子覆盖的机会都没有，所以它作为一个“裸露”的原子核存在，而且只存在很短的时间。
事实上，这种同位素的寿命如此之短，以至于镁18从未离开铍靶，而是在其中衰变，因此研究人员从其衰变的迹象中推断出它的存在:杂散质子和同位素氖16和声明，氧-14。
“这是团队的努力，”布朗说。“这很令人兴奋。人们并不是每天都能发现新的同位素。”
科学家们现在已经确定了元素周期表中118常见元素的数千种同位素，并且每年都有更多的同位素被发现。
布朗是上周发表在《物理评论快报》杂志上的一篇描述这一发现的文章的主要作者。来自中国北京大学和圣路易斯华盛顿大学的科学家也参与其中。