De la carbon la uraniu, de la oxigen la fier, elementele chimice sunt elementele de bază ale lumii din jurul nostru şi ale universului. Prin studierea izotopilor, oamenii de ştiinţă speră să înţeleagă cum au apărut elementele din stelele care explodează.

Prin studierea acestor versiuni, cunoscute sub numele de izotopi, ei speră să obţină noi informaţii despre reacţiile care au creat elementele în interiorul stelelor care au explodat, precum şi să testeze teoriile privind "forţa puternică", una dintre cele patru forţe fundamentale ale naturii, care leagă protonii şi neutronii în nucleul unui atom. De asemenea, instalaţia ar putea produce noi izotopi pentru uz medical.

Atomii sunt compuşi din protoni, neutroni şi eålectroni. Numărul de protoni dictează comportamentul chimic al unui atom şi elementul din care face parte, de exemplu, carbonul are întotdeauna şase protoni, iar aurul 79, în timp ce atomii aceluiaşi element care conţin un număr diferit de neutroni se numesc izotopi.

Deoarece mulţi izotopi sunt instabili şi se dezintegrează rapid, uneori în câteva fracţiuni de secundă, oamenii de ştiinţă au studiat doar o mică parte din cei despre care se crede că există, potrivit The Guardian. „Pe Pământ există 285 de izotopi ai elementelor, dar noi credem că există un potenţial de 10.000 de izotopi pentru elementele până la uraniu", a declarat profesorul Bradley Sherrill, directorul ştiinţific al Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) de la Universitatea de Stat din Michigan, care a fost inaugurat oficial pe 2 mai.

„Scopul FRIB este de a oferi un acces cât mai larg la acest vast peisaj de alţi izotopi, pe cât permite tehnologia". Unii dintre aceşti "izotopi rari" pot conduce reacţii cruciale pentru formarea elementelor, astfel încât, prin studierea lor, fizicienii speră să înţeleagă mai bine istoria chimică a universului, inclusiv cum am ajuns aici.

Se crede că marea majoritate a elementelor au fost create în cadrul exploziilor stelare, dar "în multe cazuri nu ştim ce stele au creat ce elemente, deoarece aceste reacţii implică izotopi instabili, lucruri pe care nu am putea pune mâna cu uşurinţă", a declarat profesorul Gavin Lotay, fizician nuclear la Universitatea din Surrey, care intenţionează să utilizeze noua instalaţie pentru a investiga exploziile comune numite explozii de raze X în cadrul stelelor neutronice.

Rolul izotopilor în medicină

Un alt obiectiv este acela de a înţelege nucleele atomice suficient de bine pentru a dezvolta un model cuprinzător al acestora, ceea ce ar putea oferi noi perspective asupra rolului pe care îl joacă în crearea de energie pentru stele sau în reacţiile care au loc în cadrul centralelor nucleare. De asemenea, instalaţia ar putea produce izotopi utili din punct de vedere medical. Medicii folosesc deja izotopi radioactivi în scanările Pet şi în unele tipuri de radioterapie, dar descoperirea altor izotopi ar putea contribui la îmbunătăţirea diagnosticării imagistice sau ar putea oferi noi modalităţi de detectare şi distrugere a tumorilor.

Pentru a genera aceşti izotopi, FRIB va accelera un fascicul de nuclee atomice la jumătate din viteza luminii şi le va trimite pe o ţeavă de 450 de metri, înainte de a le lovi într-o ţintă care va determina fragmentarea unora dintre atomi în combinaţii mai mici de protoni şi neutroni. O serie de magneţi va filtra apoi izotopii doriţi şi îi va direcţiona în camere experimentale pentru a fi studiaţi în continuare.

„Într-o milionime de secundă, putem selecta un anumit izotop şi îl putem trimite la un experiment unde [oamenii de ştiinţă] îl pot prinde şi urmări dezintegrarea sa radioactivă sau îl putem folosi pentru a induce o altă reacţie nucleară şi a folosi acele produse de reacţie pentru a ne spune ceva despre structura izotopului", a declarat Sherrill.

Primele experimente vor consta în producerea celor mai grei izotopi de fluor, aluminiu, magneziu şi neon şi în compararea ratelor de dezintegrare radioactivă a acestora cu cele prevăzute de modelele existente. „Surpriza va fi dacă observaţiile noastre vor fi în concordanţă cu ceea ce ne aşteptam", a declarat Sherrill.

Aproximativ o lună mai târziu, cercetătorii FRIB intenţionează să măsoare descompunerea radioactivă a izotopilor despre care se crede că există în interiorul stelelor neutronice, unele dintre cele mai dense obiecte din univers, formate atunci când o stea masivă rămâne fără combustibil şi se prăbuşeşte, pentru a înţelege mai bine comportamentul acestora.

  Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți DCNews și pe Google News