वैज्ञानिकों ने हाल ही में दुनिया का सबसे हल्का रूप बनाया है मैग्नीशियम – अपने परमाणु नाभिक में सिर्फ छह न्यूट्रॉन के साथ पहले कभी नहीं देखा गया आइसोटोप – एक विशाल परमाणु स्मैशर के अंदर।
और जबकि पदार्थ सीधे मापने के लिए बहुत जल्दी विघटित हो जाता है, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि उनकी खोज से वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद मिलेगी कि कैसे परमाणुओं निर्मित हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऐसे विदेशी समस्थानिक — के संस्करण रासायनिक तत्व उनके नाभिक में सामान्य से अधिक या कम न्यूट्रॉन होते हैं – उन मॉडलों की सीमाओं को परिभाषित करने में मदद कर सकते हैं जिनका उपयोग वैज्ञानिक यह पता लगाने के लिए करते हैं कि परमाणु कैसे काम करते हैं।
ईस्ट लांसिंग में मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी में दुर्लभ आइसोटोप बीम की सुविधा के एक रसायनज्ञ काइल ब्राउन ने कहा, “इन मॉडलों को बेहतर और बेहतर बनाने में परीक्षण करके हम यह पता लगा सकते हैं कि चीजें कैसे काम करती हैं जहां हम उन्हें माप नहीं सकते हैं।” “हम उन चीजों को माप रहे हैं जिन्हें हम उन चीजों की भविष्यवाणी करने के लिए माप सकते हैं जिन्हें हम नहीं कर सकते।”
उन्होंने कहा कि नया मैग्नीशियम आइसोटोप – जिसे मैग्नीशियम -18 कहा जाता है – परमाणुओं के बारे में वैज्ञानिक ज्ञान में सभी अंतराल को नहीं भरेगा, लेकिन खोज उन सिद्धांतों को परिष्कृत करने में मदद करेगी जिन्हें वैज्ञानिकों ने उन्हें समझाने के लिए विकसित किया है, उन्होंने कहा। विशेष रूप से, आइसोटोप के रेडियोधर्मी क्षय के उत्पादों के टीम के मापन एक के अनुसार, एक नाभिक की परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉनों की बाध्यकारी ऊर्जा में नई अंतर्दृष्टि देते हैं। शोध का सारांश.
परमाणु नाभिक
सामान्य परिस्थितियों में, शुद्ध मैग्नीशियम परमाणु संख्या 12 के साथ एक नरम ग्रे धातु है, जो इंगित करता है कि इसके नाभिक में 12 प्रोटॉन – सकारात्मक चार्ज वाले कण हैं। यह अत्यधिक ज्वलनशील है, और जलती हुई मैग्नीशियम पट्टी से तीव्र सफेद रोशनी अक्सर रसायन विज्ञान कक्षाओं में छात्रों को चकाचौंध कर देती है।
कई रासायनिक तत्वों की तरह, मैग्नीशियम उम्र बढ़ने वाले सितारों की संलयन प्रतिक्रियाओं में उत्पन्न होता है, और यह पृथ्वी पर पाया जाता है क्योंकि लंबे समय से मृत सितारों ने सुपरनोवा के रूप में विस्फोट किया है और इंटरस्टेलर बादलों को “बीज” दिया है जो हमारे सौर प्रणाली. मैग्नीशियम अपेक्षाकृत प्रचुर मात्रा में होता है धरतीकी पपड़ी और कई जैविक और औद्योगिक यौगिकों में इसकी एक महत्वपूर्ण रासायनिक भूमिका है।
मैग्नीशियम के सबसे सामान्य स्थिर समस्थानिक में 12 न्यूट्रॉन होते हैं – प्रत्येक नाभिक में एक तटस्थ आवेश वाले कण – तत्व के इस संस्करण को 24 का परमाणु द्रव्यमान देते हैं। परिणामस्वरूप, इसे मैग्नीशियम -24 कहा जाता है।
अपने प्रयोगों के लिए, शोधकर्ताओं ने MSU में राष्ट्रीय सुपरकंडक्टिंग साइक्लोट्रॉन प्रयोगशाला के अंदर मैग्नीशियम -24 नाभिक के एक बीम को प्रकाश की गति से लगभग आधा कर दिया – एक गोलाकार, अति-उच्च-ऊर्जा कण त्वरक। फिर उन्होंने बेरिलियम से बनी धातु की पन्नी के लक्ष्य पर मैग्नीशियम नाभिक के उच्च गति वाले बीम को निकाल दिया।
प्रक्रिया के उस चरण में टकराव से हल्के मैग्नीशियम आइसोटोप का “सूप” निकला, जिसे शोधकर्ता चुन सकते थे – उनमें से अस्थिर आइसोटोप मैग्नीशियम -20, जिसमें प्रति नाभिक सिर्फ आठ न्यूट्रॉन होते हैं और एक सेकंड के कुछ दसवें हिस्से में रेडियोधर्मी रूप से क्षय होता है।
घड़ी के विपरीत काम करते हुए, शोधकर्ताओं ने मैग्नीशियम -20 नाभिक को फिर से प्रकाश की लगभग आधी गति से निकाल दिया – एक और बेरिलियम लक्ष्य पर, लगभग 100 फीट (30 मीटर) दूर।
परिणामी टक्कर के उत्पादों में से एक नव-खोजा गया आइसोटोप, मैग्नीशियम -18 था – मैग्नीशियम का “सबसे हल्का” आइसोटोप जिसे कभी देखा गया था, इसके नाभिक में 12 प्रोटॉन और सिर्फ छह न्यूट्रॉन थे।
दुर्लभ समस्थानिक
अधिकांश परमाणु नाभिक जल्दी से इलेक्ट्रॉनों के साथ खुद को “क्लोक” करते हैं – एक नकारात्मक चार्ज वाले कण – अपने पर्यावरण से और मौलिक परमाणु बन जाते हैं, जो तब रासायनिक यौगिक बनाने के लिए अन्य प्रकार के परमाणुओं के साथ संयोजन कर सकते हैं।
लेकिन हाल ही में खोजा गया मैग्नीशियम-18 समस्थानिक मौलिक रूप से अस्थिर और बहुत अल्पकालिक है: इतने कम न्यूट्रॉन के साथ, नाभिक जल्दी से अलग हो जाता है, आधे जीवन के साथ – इसके आधे नाभिक को रेडियोधर्मी क्षय से विघटित होने में लगने वाला समय – एक सेकंड के एक-सेक्टिलियनवें से भी कम, या 10^-21 सेकंड।
इसका मतलब है, यह बहुत जल्दी गायब हो जाता है ताकि मैग्नीशियम -18 के एक नाभिक के पास खुद को इलेक्ट्रॉनों के साथ लपेटने का मौका न हो’ और इसलिए यह अस्तित्व में है – और केवल बहुत ही संक्षेप में – “नग्न” नाभिक के रूप में।
आइसोटोप इतना अल्पकालिक है, वास्तव में, मैग्नीशियम -18 कभी नहीं छोड़ता है फीरोज़ा बयान में कहा गया है कि लक्ष्य लेकिन इसके अंदर क्षय हो जाता है – और इसलिए शोधकर्ताओं ने इसके क्षय के गप्पी उत्पादों से इसकी उपस्थिति का अनुमान लगाया: आवारा प्रोटॉन और आइसोटोप नियॉन -16 और ऑक्सीजन -14।
“यह एक टीम प्रयास था,” ब्राउन ने कहा। “यह बहुत रोमांचक है – यह हर दिन नहीं है कि लोग एक नया आइसोटोप खोजते हैं।”
वैज्ञानिकों ने अब आवर्त सारणी में 118 सामान्य तत्वों के कई हजार समस्थानिकों की पहचान की है, और हर साल अधिक खोजे जाते हैं।
“हम एक बाल्टी में बूँदें जोड़ रहे हैं, लेकिन वे महत्वपूर्ण बूँदें हैं,” ब्राउन ने कहा। “हम इस पर अपना नाम रख सकते हैं, पूरी टीम कर सकती है। और मैं अपने माता-पिता को बताता हूं कि मैंने इस नाभिक को खोजने में मदद की है जिसे पहले किसी और ने नहीं देखा है।”
ब्राउन एक के प्रमुख लेखक हैं खोज का वर्णन करने वाला लेख फिजिकल रिव्यू लेटर्स जर्नल में पिछले हफ्ते प्रकाशित हुआ। चीन में पेकिंग विश्वविद्यालय और सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक भी शामिल थे।
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।