Découverte d’un nouvel isotope exotique du fluor : Fluor-13

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Une équipe de physiciens américains a créé un nouvel isotope du fluor, le fluor-13 (13F), via une réaction d’échange de charge entre un faisceau d’oxygène-13 (13O) et un faisceau de béryllium-9 (9Be).

Charity et al. ont découvert un nouvel isotope du fluor en utilisant le réseau haute résolution du National Superconducting Cyclotron Laboratory de la NSF. Crédit image : Michigan State University.

Charity et al. ont découvert un nouvel isotope du fluor en utilisant le réseau haute résolution du National Superconducting Cyclotron Laboratory de la NSF. Crédit image : Michigan State University.

Le fluor est l’élément chimique de symbole F et de numéro atomique 9.

C’est l’élément le plus réactif chimiquement du tableau périodique et le plus léger des éléments halogènes.

Dans les conditions normales, le fluor existe sous forme de gaz diatomique jaune pâle hautement toxique.

Il a 18 isotopes connus allant de 13F à 31F (à l’exception de 30F) et deux isomères (18mF et 26mF).

Un seul isotope du fluor existe à l’état naturel, l’isotope stable 19F.

“L’étude des noyaux exotiques présentant de tels excès de neutrons ou de protons est d’un intérêt considérable pour comprendre la synthèse des éléments, même si leur durée de vie est extrêmement courte”, a déclaré le professeur Robert Charity, chercheur aux départements de chimie et de physique de l’université Washington de Saint-Louis.

“Beaucoup de ces isotopes ont des propriétés exotiques”, a-t-il noté.

Le nouvel isotope du fluor, 13F, est éloigné de quatre neutrons de la ligne de goutte du proton, la frontière qui délimite la zone au-delà de laquelle les noyaux atomiques se désintègrent par l’émission d’un proton.

“Tous les nouveaux isotopes sont très riches en protons et instables à l’émission de protons”, a déclaré le professeur Charity.

“Les protons de plus haute énergie à l’intérieur de ces isotopes peuvent traverser par tunnel la barrière de Coulomb et s’échapper”.

“Le but initial de l’expérience était de fabriquer un nouvel isotope de l’oxygène, surnommé oxygène poids plume”, a-t-il ajouté.

“Après avoir fait cette découverte, nous avons examiné à nouveau nos données avec beaucoup de soin et nous avons trouvé des preuves de l’existence d’un nouvel isotope. 13F.”

Le site 13F a été observé à la suite d’une réaction d’échange de charges avec un faisceau de . 13O (un neutron en 13O est enlevé et remplacé par un proton) et un9Be cible.

“De telles réactions d’échange de charge n’ont pas été typiquement utilisées pour la création des isotopes très riches en protons dans le passé”, a déclaré le professeur Charity.

“Cependant, nous planifions déjà une recherche d’un autre nouvel isotope utilisant ce mécanisme de réaction”.

Les résultats de l’équipe ont été publiés dans l’édition du 2 avril 2021 de la revue. Physical Review Letters.

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