Земля сповнена природного магнію, викованого давно в зірках, який відтоді став ключовим компонентом нашого раціону і мінералами в корі планети. Але цей магній стабільний. Його атомне ядро не розпадається. Однак ізотоп магнію-18 занадто нестабільний, щоб його можна було знайти в природі.
У всіх атомів магнію всередині ядра є 12 протонів. Раніше найлегша версія магнію мала 7 нейтронів, що давало загалом 19 протонів і нейтронів - звідси і позначення як магній-19.
Щоб отримати магній-18, який легше на один нейтрон, Кайл Браун з National Superconducting Cyclotron Laboratory і його колеги почали зі стабільного ізотопу магнію, магнію-24.
Циклотрон прискорив пучок ядер магнію-24 приблизно до половини швидкості світла і направив цей пучок в мішень, яка являє собою металеву фольгу, зроблену з елемента берилію. І це був тільки перший крок.
«Це зіткнення дає вам багато різних ізотопів легше, ніж магній-24», - сказав Кайл Браун. «Але з цього супу ми можемо вибрати ізотоп, який нам потрібен».
В даному випадку цим ізотопом є магній-20. Ця версія нестабільна, тобто розпадається зазвичай за десяті частки секунди.
Отже, у команди вчених є час, щоб змусити магній-20 зіткнутися з іншою берилієвою мішенню на відстані близько 30 метрів.
"Але він рухається зі швидкістю вдвічі повільніше світла. Все відбувається досить швидко, - каже Кайл Браун. Це наступне зіткнення створює магній-18, час життя якого становить приблизно одну-секстільйонну частку секунди.
Це настільки короткий термін, що магній-18 не покривається електронами, щоб стати повноцінним атомом перед тим, як він розпадеться. Він існує тільки як голе ядро.
Фактично, це настільки короткий проміжок часу, що магній-18 ніколи не покидає берилієву мішень. Новий ізотоп розпадається всередині мішені.
Це означає, що вчені не можуть досліджувати ізотоп безпосередньо, але вони можуть охарактеризувати контрольні ознаки його розпаду.
Що таке секстільйон (1021) - щоб зрозуміти розмір цього числа, для прикладу можна сказати, що кількість піщинок на всіх пляжах Землі - кілька секстільйонів. Розмір видимої частини Всесвіту - приблизно 130 секстільйонів кілометрів, а якщо збільшити в секстильйон раз нейтрино, ми нарешті зможемо його розгледіти.
Спочатку він викидає два протони зі свого ядра, щоб стати неоном-16, який потім викидає ще два протони, щоб стати киснем-14.
Аналізуючи протони і кисень, які дійсно залишають ціль, фізики можуть визначити властивості магнію-18.
"Це була командна робота. Всі дуже багато працювали над цим проектом. Це досить цікаво. Не кожен день люди відкривають новий ізотоп ", - сказав Кайл Браун.
Результати роботи були опубліковані в журналі Physical Review Letters.