密歇根州立大学
代表新同位素镁-18的图像
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王/复旦大学与稀有同位素束流装置 在一个国际研究团队的合作下，密执安州立大学(MSU)帮助创造了迄今为止世界上最轻的镁版本——或同位素
这种同位素是在MSU或NSCL的国家超导回旋加速器实验室锻造的，它非常不稳定，以至于在科学家能够直接测量它之前就已经分裂了
然而这种不热衷于存在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产生的
该团队由中国北京大学的研究人员领导，成员包括圣路易斯华盛顿大学的科学家
路易斯、MSU和其他机构
“我感兴趣的一个大问题是宇宙的元素来自哪里，”凯尔·布朗说，他是稀有同位素束研究机构(简称FRIB)的化学助理教授
布朗是这项新研究的领导者之一，这项研究于去年12月在网上发表
22由《物理评论快报》杂志
“这些元素是怎么制造出来的？这些过程是如何发生的？”布朗问道
新的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理论和模型，以解释这些谜团
地球上充满了天然镁，很久以前就在恒星中锻造而成，从那时起，它就成了我们饮食和地壳矿物质的重要组成部分
但是这种镁是稳定的
它的原子核不会分裂
然而，这种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来制造像这样越来越奇特的同位素，科学家们可以推动模型的极限，帮助解释所有原子核是如何建立并保持在一起的
反过来，这有助于预测在极端宇宙环境中会发生什么，我们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它们的地方，事物是如何工作的。”
“我们在测量我们能测量的东西，来预测我们不能预测的东西
" 自1982年以来，NSCL一直在帮助全世界的科学家加深人类对宇宙的理解
2022年实验开始时，FRIB将延续这一传统
FRIB是一个美国
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能源部科学办公室用户设施，支持能源部科学办公室核物理办公室的任务
布朗说:“FRIB将测量很多我们过去无法测量的东西。”
“实际上，我们已经批准了在FRIB进行的实验
我们应该能够创造另一个以前没有制造过的原子核
" 在未来的实验中，布朗参与了四个制造新同位素的不同项目
其中包括最新的镁-18
所有镁原子的原子核内都有12个质子
以前，最轻的镁有7个中子，总共有19个质子和中子——因此被称为镁-19
代表新同位素镁-18的图像
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王/复旦大学与稀有同位素束流装置 为了制造比一个中子更轻的镁-18，研究小组从镁的稳定版本镁-24开始
NSCL的回旋加速器将一束镁-24原子核加速到大约光速的一半，并将该束射向一个靶，该靶是由铍元素制成的金属箔
这只是第一步
布朗说:“那次碰撞给了你一堆比镁-24轻的不同同位素。”
“但从汤里，我们可以挑选出我们想要的同位素
" 在这种情况下，同位素是镁-20
这个版本不稳定，意味着它会衰减，通常在十分之一秒内
因此，研究小组正在努力使镁-20与大约30米或100英尺外的另一个铍靶碰撞
布朗说:“但它的速度只有光速的一半。”
“它很快就到了
" 正是下一次碰撞产生了镁-18，它的寿命约为六分之一秒
这是如此之短的时间，以至于镁-18在解体前没有用电子掩盖自己成为一个成熟的原子
它只作为一个裸核存在
事实上，镁-18从未离开铍靶的时间如此之短
新的同位素在目标体内衰变
这意味着科学家不能直接检查同位素，但他们可以描述其衰变的迹象
镁-18首先从其原子核中喷射出两个质子，变成氖-16，然后再喷射出两个质子，变成氧-14
通过分析逃离目标的质子和氧气，研究小组可以推断出镁-18的性质
“这是团队的努力
每个人都在这个项目上非常努力，”布朗说
“这很令人兴奋
人们并不是每天都发现新的同位素
" 也就是说，科学家们每年都在已知同位素的名单上增加新的条目，数量以千计
布朗说:“我们正在往桶里添加水滴，但它们是重要的水滴。”
“我们可以把我们的名字放在这个上面，整个团队都可以
我可以告诉我的父母，我帮助发现了这个没有人见过的细胞核
"
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