根据一项新的研究，密歇根州立大学（MSU）的科学家与一个国际研究团队合作，帮助创造出迄今为止世界上最轻的镁同位素。
密歇根州立大学国家超导回旋加速器实验室（NSCL）锻造的同位素非常不稳定，在科学家能够直接测量之前已经分解。然而，这种不热情的同位素可以帮助研究人员更好地理解定义我们存在的原子是如何形成的。
在北京大学研究人员的领导下，该团队包括圣路易斯华盛顿大学、密歇根州立大学和其他机构的科学家。
稀有同位素束设施（frib）化学副教授凯尔·布朗（Kyle brown）说：“我感兴趣的一个大问题是宇宙元素从何而来。”。布朗是2021年12月22日发表在《物理评论快报》上的一项新研究的领导者之一。
“这些元素是如何产生的？这些过程是如何发生的？”布朗问道。新同位素本身无法回答这些问题，但它可以帮助完善科学家开发的解释这些奥秘的理论和模型。
地球上富含天然镁，这些镁很久以前就被铸造在恒星中，后来成为我们饮食的重要组成部分和地壳中的一种矿物质。但是这种镁是稳定的。它的原子核不会分散。
然而，新的镁同位素太不稳定，无法在自然界中找到。但是，通过使用粒子加速器制造出越来越奇怪的同位素，科学家们可以突破模型的限制，帮助解释所有原子核是如何形成并保持在一起的。这反过来又有助于预测在极端宇宙环境中会发生什么，研究人员可能永远无法在地球上直接模拟或测量。
布朗说：“通过测试这些模型并使它们越来越好，我们可以推断出在我们无法测量的地方事物是如何工作的。我们正在测量我们可以测量的东西，以预测我们无法测量的东西。”
自1982年以来，NSCL一直在帮助全世界的科学家进一步了解宇宙。2022年实验开始时，Frib将继续这一传统。Frib是DOE科学办公室或DOE sc的用户设施，支持DOE sc核物理办公室的任务。
布朗说：“Frib将衡量很多我们过去无法衡量的东西。”。“实际上，我们有一个经批准的实验要在弗里布进行。此外，我们应该能够创造出另一个以前从未制造过的原子核。”
在进入未来的实验之前，布朗参与了四个不同的项目，生产新的同位素。这包括最新的镁-18。
所有镁原子的原子核中都有12个质子。以前，最轻的镁有七个中子，总共有19个质子和中子，所以它被命名为镁-19。
为了生产出比中子轻的镁-18，研究小组从稳定的镁-24开始。NSCL的回旋加速器将镁-24原子核束加速到光速的一半左右，并将原子核束射向一个目标，一种由铍制成的金属箔。这只是第一步。
布朗说：“那次碰撞产生了一系列比镁-24轻的同位素。但从这道汤中，我们可以选择我们想要的同位素。”
在这种情况下，同位素是镁-20。这个版本是不稳定的，这意味着它的衰变通常在十分之一秒之内。因此，研究小组正在安排镁-20与30米或100英尺外的另一个铍靶相撞的时间。
“但它的飞行速度只有光速的一半，”布朗说。“很快就到了。”
正是这次碰撞产生了镁-18，其寿命约为每秒6万亿次。这是如此之短的时间，以至于镁-18在扩散之前不会被电子覆盖并成为一个完整的原子。它只以裸核的形式存在。
事实上，mg-18从未在如此短的时间内离开过铍靶。新的同位素在靶中衰变。这意味着科学家不能直接检查同位素，但他们可以确定其衰变的线索。镁-18首先从其原子核中喷射出两个质子成为氖-16，然后喷射出两个质子成为氧-14。通过分析逃离目标的质子和氧气，研究小组可以推断镁-18的特征。
布朗说：“这是团队的努力。每个人都在这个项目上努力工作。”。“这很令人兴奋。人们并不是每天都能找到新的同位素。”
每年，科学家都会在已知同位素列表中添加新的条目，数量达到数千。布朗说：“我们正在向水桶中加入水滴，但它们是重要的水滴。我们可以把我们的名字写在上面，整个团队都可以做到。我可以告诉我的父母，我帮助找到了这个无人见过的细胞核。”
