Peter Tucker
0 
4169
4
Dzierżąc wiązki protonów i lasery, fizycy po raz pierwszy odkryli jeden z kluczowych sekretów najrzadszego naturalnie występującego pierwiastka na Ziemi: astat.
Astat jest „halogenem”, co oznacza, że ma takie same właściwości chemiczne jak fluor, chlor, brom i jod (wszystkie pierwiastki, które zazwyczaj wiążą się z metalami, tworząc sole). Ale przy 85 protonach jest cięższy od ołowiu i jest niezwykle rzadki na Ziemi - według chemika Johna Emsleya z 2011 roku „Nature's Building Blocks” (Oxford University Press) jest najrzadszym z pierwiastków występujących naturalnie w skorupie ziemskiej. Tworzy się z rozkładającego się uranu i toru, a jego najbardziej stabilna wersja, czyli izotop (zwany astatyną-210), ma okres półtrwania wynoszący zaledwie 8,1 godziny - więc jeśli rano znalazłeś jakąś resztę, połowa zniknęłaby wieczorem.
Jest to tak rzadkie, że do niedawna badaczom nigdy nie udało się zebrać jego wystarczającej ilości, aby sprawdzić, jak oddziałuje z elektronami. Jest to problem, po części dlatego, że jeden z jego radioaktywnych izotopów, astat-211, może być przydatny w leczeniu raka. Jednak naukowcy nie byli pewni, jak prawdopodobne jest przyciąganie elektronów i tworzenie jonów ujemnych, które mogą być szkodliwe dla zdrowych komórek. Nowy artykuł to zmienia.
Projekt mający na celu zrozumienie astmy miał miejsce w ISOLDE, części flagowego ośrodka badawczego CERN w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych Unii Europejskiej, które koncentruje się na wystrzeliwaniu wiązek protonów przeciwko gorącym i ciężkim celom wykonanym z różnych pierwiastków chemicznych
Związane z:18 największych nierozwiązanych zagadek w fizyce
W tym celu naukowcy wystrzelili protony w cel złożony z atomów toru, niestabilnego pierwiastka z 90 protonami. To dało odrobinę nowych atomów, w tym astat-211.
Odfiltrowując astat-211 od pozostałych atomów, naukowcy zbudowali wystarczająco duży zapas zawsze rozkładającej się substancji radioaktywnej, aby można go było wykorzystać w swoich eksperymentach laserowych. Skupione światło może uderzać wokół elektronów w atomie, umożliwiając naukowcom precyzyjne pomiary ich zachowania.
We wcześniejszym artykule, opublikowanym w 2013 roku w czasopiśmie Nature Communications, zespół ISOLDE zmierzył energię jonizacji astaty: jak trudno jest usunąć elektron z atomu. Teraz, w artykule z 30 lipca, również opublikowanym w Nature Communications, obliczyli jego powinowactwo elektronowe: jak łatwo izotop przyciąga nowe elektrony.
ZWIĄZANE Z-Tajemnicza fizyka 7 rzeczy codziennego użytku
-7 dziwnych faktów na temat kwarków
-Co to jest? Odpowiedzi na twoje pytania dotyczące fizyki
Energia jonizacji wynosiła około 9,31752 elektronowoltów. Powinowactwo elektronowe wynosi około 2,41579 elektronowoltów. Razem te dwie liczby tworzą pełny obraz interakcji ciężkiego, rzadkiego pierwiastka z elektronami. (Zrozumienie pełnych praktycznych implikacji tych liczb zajmie lata, ale precyzyjne ich określenie jest główną przeszkodą).
Związane z: Najdrobniejsze cząsteczki natury (infografika)
ISOLDE ogłosił wynik jako potwierdzenie teoretycznej pracy modelowania, która była prowadzona w tym samym czasie w laboratorium. Bezpośrednim skutkiem tego wyniku mogą być badania nad rakiem, powiedział ISOLDE. Astat-211 uwalnia podczas rozpadu cząsteczki alfa, radioaktywne zadziory złożone z protonów i neutronów, które mogą zabijać komórki rakowe. Jednak ustalenie, jak używać radioaktywnych soli astatyny w leczeniu raka, wymaga głębokiego zrozumienia, w jaki sposób pierwiastek tworzy jony ujemne. Ponieważ astat wyrywa elektrony z cząsteczek w zdrowych komórkach organizmu, zamienia je w jony ujemne, które mogą uszkodzić zdrowe komórki. Naukowcy potrzebują dokładnego zrozumienia tego procesu, aby zapewnić najlepsze terapie.
Ostatecznie ISOLDE powiedział, że ich techniki mogą odkryć tajemnicę superciężkich - pierwiastków, które istnieją w laboratoriach tylko przez krótki czas w niewielkich ilościach, o właściwościach, które naukowcy ledwo rozumieją..
Zobacz wszystkie komentarze (0)