Forma más ligera conocida de uranio creado

Podría revelar más sobre extrañas partículas alfa.
(Crédito de la imagen: Shutterstock)

Los científicos han descubierto un nuevo tipo de uranio que es el más ligero jamás conocido. El descubrimiento podría revelar más sobre una extraña partícula alfa que se expulsa de ciertos elementos radiactivos a medida que se desintegran.

El uranio recién descubierto, llamado uranio-214, es un isótopo, o una variante del elemento, con 30 neutrones más que los protones, un neutrones menos que el isótopo de uranio más ligero conocido. Debido a que los neutrones tienen masa, el uranio-214 es mucho más ligero que los isótopos de uranio más comunes, incluyendo uranio-235, que se utiliza en reactores nucleares y tiene 51 neutrones adicionales.

Este nuevo isótopo no es sólo más ligero que otros, sino que también mostró comportamientos únicos durante su decadencia. Como tal, los nuevos hallazgos ayudarán a los científicos a entender mejor un proceso de descomposición radiactiva conocido como decaimiento alfa, en el que un núcleo atómico pierde un grupo de dos protones y dos neutrones, denominados colectivamente una partícula alfa.

Aunque los científicos saben que la caries alfa resulta en la eyección de esta partícula alfa, después de un siglo de estudio, todavía no conocen los detalles exactos de cómo se forma la partícula alfa antes de que se expulse.

Los investigadores crearon el nuevo isótopo de uranio en el Heavy Ion Research Facility en Lanzhou, China. Allí, brillaron un haz de argón en un objetivo hecho de tungsteno dentro de una máquina llamada separador de retroceso lleno de gas, en este caso el Espectrómetro para Átomos Pesados y Estructura Nuclear, o SHANS. Al brillar un láser en el tungsteno, los investigadores agregaron efectivamente protones y neutrones al material para crear uranio.

El nuevo isótopo de uranio-214 tenía una vida media de apenas medio milisegundo, lo que significa que esa es la cantidad de tiempo que tarda la mitad de la muestra radiactiva en decaer. El isótopo más común de uranio, llamado uranio-238, tiene una vida media de unos 4.500 millones de años, que es aproximadamente la edad de la Tierra.

Al observar cuidadosamente cómo los isótopos se desintegraron, los científicos fueron capaces de estudiar la fuerza nuclear fuerte — una de las cuatro fuerzas fundamentales que mantienen la materia unida — actuando sobre las partes de partículas alfa — los neutrones y protones — en la superficie del uranio. Encontraron que el protón y el neutrones en cada partícula alfa interactuaban mucho más fuertemente que en isótopos y otros elementos con un número similar de protones y neutrones que han sido estudiados previamente.

Esto es probable debido al número específico de neutrones dentro del núcleo de uranio-214, dijeron los investigadores. El nuevo isótopo tiene 122 neutrones, acercándose al "número mágico de neutrones" de 126, que es especialmente estable debido a la configuración de los neutrones en conjuntos completos, o conchas. Con esta configuración, es más fácil para los científicos calcular la fuerte interacción de fuerza entre los protones y neutrones. Eso hace que estos isótopos sean particularmente interesantes para los científicos, ya que el estudio de estas interacciones puede revelar características relacionadas con la estructura nuclear y el proceso de descomposición, dijo el autor principal del estudio, Zhiyuan Zhang, físico de la Academia China de Ciencias.

Los científicos sospechan que esta interacción protón-neutrones podría ser elementos radiactivos aún más fuertes como isótopos de plutonio y neptunio. Estos elementos tienen algunos protones más, y la configuración de sus órbitas sugiere que podrían tener interacciones aún más fuertes que los isótopos de uranio. . A los científicos les gustaría estudiar otros isótopos elementales cerca del número mágico de neutrones; sin embargo, dado que estos elementos tienen vidas medias aún más cortas, se necesitarán detectores aún más sensibles y haces más potentes.

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