Crean el más ligero de los isótopos del magnesio

En la Tierra hay bastante magnesio “normal”. Su origen es natural. Concretamente, se forjó por fusión nuclear hace mucho tiempo, dentro de estrellas. Gracias a que este magnesio es estable, su núcleo atómico no se desintegra y por ello hoy podemos contar con el magnesio como componente clave de nuestra dieta y para otros muchos usos.

Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen diferentes cantidades de neutrones. Y es común encontrar isótopos inestables. Ese es el caso del nuevo isótopo de magnesio. Es demasiado inestable para existir en el universo por medios naturales.

Mediante aceleradores de partículas, es factible fabricar isótopos cada vez más exóticos, y ello a su vez permite avanzar en el conocimiento científico sobre cómo se forma cada tipo de núcleo atómico y cómo mantiene su cohesión.

Por su parte, este conocimiento ayuda a predecir lo que ocurre en entornos cósmicos extremos cuyas condiciones exóticas quizá nunca podamos reproducir directamente en la Tierra por más que sea a pequeña escala, ni medirlas desde la Tierra al observar de lejos esos entornos extremos.

El nuevo isótopo de magnesio es el magnesio-18 y ha sido creado por un equipo internacional que incluye a Kyle Brown, de la Universidad Estatal de Michigan en Estados Unidos.

El nuevo estudio demuestra que el magnesio-18 puede ser creado. (Ilustración: S. M. Wang / Fudan University and Facility for Rare Isotope Beams)

Todos los átomos de magnesio tienen 12 protones en su núcleo. Anteriormente, la versión más ligera del magnesio tenía 7 neutrones, lo que le daba un total de 19 protones y neutrones, de ahí su denominación de magnesio-19.

Para fabricar el magnesio-18, que es más ligero por un neutrón, el equipo comienza con una versión estable del magnesio, el magnesio-24. Un ciclotrón acelera un haz de núcleos de magnesio-24 hasta aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz y envía ese haz hacia un blanco de colisión, que es una lámina metálica hecha de berilio. Este es solo el primer paso.

Esa colisión da lugar a isótopos diferentes más ligeros que el magnesio-24. De ellos, se selecciona con suma rapidez al magnesio-20. Esta versión es inestable, pero existe durante un tiempo suficiente, normalmente décimas de segundo, para que a su vez se le pueda hacer colisionar contra otro blanco de berilio a unos 30 metros de distancia. Dado que viaja a la mitad de la velocidad de la luz, llega allí bastante rápido.

Es esa siguiente colisión la que crea el magnesio-18, que tiene una vida mucho más breve que la del magnesio-20. El magnesio-18 existe durante un plazo tan breve, que ni siquiera tiene tiempo de incorporar electrones a su átomo antes de que el núcleo comience a desintegrarse. Por eso, solo existe como un núcleo desnudo.

Esta vida tan fugaz impide que los científicos puedan examinar el isótopo directamente, pero sí pueden captar las señales de su desintegración, que son muy reveladoras. El magnesio-18 expulsa primero dos protones de su núcleo para convertirse en neón-16, que a su vez expulsa dos protones más para convertirse en oxígeno-14. Analizando los protones y el oxígeno que escapan del blanco, el equipo puede deducir las propiedades del magnesio-18.

Brown y sus colegas exponen los detalles de su avance científico en la revista académica Physical Review Letters, bajo el título “First Observation of the Four-Proton Unbound Nucleus ¹⁸Mg”. (Fuente: NCYT de Amazings)