მეცნიერებმა ბირთვული ნაწილაკების ამაჩქარებელში მაგნიუმის ყველაზე მსუბუქი ფორმა შექმნეს. აქამდე არნახულ იზოტოპს ატომბირთვში მხოლოდ და მხოლოდ 6 ნეიტრონი გააჩნია, კვლევა კი ახლახან ჟურნალ Physical Review Letters-ში გამოქვეყნდა.

ახლადშექმნილი იზოტოპი — ქიმიური ელემენტის ვერსია, რომელსაც ბირთვში ნორმალურზე მეტი ან ნაკლები ნეიტრონი აქვს — ძალიან სწრაფად იშლება და მასზე პირდაპირი დაკვირვება შეუძლებელია, თუმცა მეცნიერები ელიან, რომ აღმოჩენა ატომთა კონსტრუქციის უკეთ გაგებაში დაგვეხმარება.

დღესდღეობით, არაერთი მოდელი არსებობს, რომელსაც ატომის სამოქმედო პრინციპების გასაგებად ვიყენებთ, უცხო იზოტოპები კი შესაძლოა, სწორედ ამ მიდგომათა შეზღუდვების განსაზღვრაში დაგვეხმაროს.

"შეგვიძლია, მოდელები გავაუმჯობესოთ და მოქმედების მექანიზმები ნაცნობ ფაქტებზე დაყრდნობით დავადგინოთ, როცა პირდაპირ ვერ შევისწავლით", — განაცხადა კაილი ბრაუნმა, მიჩიგანის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ქიმიკოსმა — "ჩვენ ვზომავთ, რისი გაზომვაც შეგვიძლია, რათა ვიწინასწარმეტყველოთ ის, რისი წინასწარმეტყველებაც არ შეგვიძლია".

მაგნიუმის ახალი იზოტოპი, სახელად მაგნიუმ-18, ატომების შესახებ არსებულ ცოდნაში ნაპრალებს ნამდვილად ვერ ამოავსებს, თუმცა, მეცნიერის თქმით, აღმოჩენა ატომების შესახებ არსებული თეორიების დახვეწაში დაგვეხმარება. კვლევის შეჯამებას რომ დავეყრდნოთ, იზოტოპის რადიოაქტიური დაშლის პროდუქტებზე დაკვირვება ელექტრონთა ბმის ენერგიის შესახებ ახალ ინფორმაციას გვაძლევს.

ასევე იხილეთ: კიბოს გამომწვევიც და მკურნალიც — ყველაფერი რადიაციის შესახებ

ატომის ბირთვი

ნორმალურ პირობებში სუფთა მაგნიუმი რბილი, რუხი შეფერილობის მეტალია, რომლის ატომური ნომერია 12 — ანუ ბირთვში 12 პროტონი აქვს, ხოლო პროტონი კი დადებითად დამუხტული ნაწილაკია, რომელიც ატომის ბირთვს დადებით მუხტს ანიჭებს. მაგნიუმი ძლიერ აალებადია, მისი ფირფიტები კი ინტენსიური თეთრი ალით იწვის.

სხვა მრავალი ქიმიური ელემენტის მსგავსად, მაგნიუმი ვარსკვლავებში მიმდინარე სინთეზის რეაქციებიდან ჩნდება. დიდი ხნის წინ მკვდარი ვარსკვლავები სუპერნოვების სახით აფეთქდა და ვარსკვლავთშორისი ღრუბლები "დათესა", რომლებმაც ჩვენი მზის სისტემა შექმნა, მაგნიუმი კი ჩვენს პლანეტაზე სწორედ ასე მოიპოვება. იგი დედამიწის ქერქში ჭარბობს და არაერთ ბიოლოგიურ თუ სამრეწველო ნაერთში მიუძღვის მნიშვნელოვანი როლი.

მაგნიუმის ყველაზე გავრცელებულ სტაბილურ იზოტოპს ბირთვში 12 პროტონი და 12 ნეიტრონი გააჩნია. ნეიტრონები ნეიტრალურად დამუხტული, იგივე უმუხტო ნაწილაკებია. შესაბამისად, ელემენტის ამ ვერსიას ანუ იზოტოპს 24-ის ტოლი ატომური მასა აქვს და მაგნიუმ-24 ეწოდება.

ექსპერიმენტების ფარგლებში მეცნიერებმა მაგნიუმ-24-ის ბირთვის სხივი დაახლოებით ნახევარი სინათლის სიჩქარით ააჩქარეს ულტრამაღალენერგეტიკულ ნაწილაკთა ამაჩქარებელში. შემდეგ სხივი ბერილიუმის ფოლგის სამიზნეს სტყორცნეს, შეჯახების შედეგად კი მაგნიუმის შედარებით მსუბუქი იზოტოპები წარმოიქმნა. მათ შორის არასტაბილური მაგნიუმ-20-ც იყო, რომლის ბირთვშიც 8 ნეიტრონია და რადიოაქტიურად წამის მეათედებში იშლება.

ამის შემდეგ მიღებული მაგნიუმ-20 ნახევარი სინათლის სიჩქარით სტყორცნეს ბერილიუმის სხვა სამიზნეს დაახლოებით 30 მეტრი მანძილიდან, შეჯახების ერთ-ერთი პროდუქტი კი ახლადაღმოჩენილი იზოტოპი მაგნიუმ-18 აღმოჩნდა — მაგნიუმის ყველაზე მსუბუქი იზოტოპი, რომელსაც ბირთვში 12 პროტონი და მხოლოდ და მხოლოდ 6 ნეიტრონი აქვს.

მაგნიუმ-18 — იშვიათი იზოტოპი

ჩვეულებრივ, ატომბირთვების დიდი ნაწილი ელექტრონებით — უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკები — სწრაფადვე იმოსება და ელემენტარული ატომი ხდება. ატომს შემდეგ შეუძლია, სხვა ატომს/ატომებს დაუკავშირდეს და ასე ქიმიური ნაერთები წარმოქმნას.

ახლადშექმნილი მაგნიუმ-18 უაღრესად არასტაბილურია და ძალიან ცოტა ხნით არსებობს: მას საკმაოდ ცოტა ნეიტრონი აქვს, ამიტომაც ბირთვი სწრაფად იშლება, ნახევრად დაშლის პერიოდი კი 10-21 წამი აქვს. შესაბამისად, მაგნიუმ-18 ელექტრონებით შემოსვას ვერ ასწრებს და, თუმცა ცოტახანს, "შიშველი" ბირთვის სახით არსებობს.

დროის ზემოხსენებული სიმცირიდან გამომდინარე, ახალი იზოტოპი ბერილიუმის სამიზნეს არც კი ტოვებს და მის შიგნითვე იშლება — მკვლევრებმა იზოტოპის არსებობა სწორედ დაშლის პროდუქტებზე დაკვირვებით დაადასტურეს: გზააბნეული პროტონები და იზოტოპები ნეონ-16 და ჟანგბად-14.

"ეს გუნდური ძალისხმევის შედეგად მოვახერხეთ", — თქვა ბრაუნმა — "საკმაოდ ამაღელვებელი მოვლენაა — ხალხი ახალ იზოტოპს ყოველდღე კი არ პოულობს".

ამჟამად მეცნიერებისათვის პერიოდული სისტემის 118 საყოველთაოდ აღიარებული ელემენტის რამდენიმე ათასი იზოტოპია ცნობილი, ყოველწლიურად კი ეს რიცხვი უფრო და უფრო იზრდება.

"სათლს წვეთებს ვამატებთ, თუმცა მნიშვნელოვანი წვეთებია", — თქვა ბრაუნმა — "შეგვიძლია იზოტოპს ჩვენი სახელები შევარქვათ, მთელს გუნდს შეუძლია. ჩემს მშობლებს ვეტყვი, რომ აქამდე არნახული ბირთვის აღმოჩენაში მივიღე მონაწილეობა".

თუ სტატიაში განხილული თემა და ზოგადად: მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სფერო შენთვის საინტერესოა, შემოგვიერთდი ჯგუფში – შემდეგი ჯგუფი.