Magnésium-18 (18Mg) est l’isotope le plus léger du magnésium, qui est l’élément 12 du tableau périodique.
Magnésium-18. Image créditée par S.M. Wang / Université de Fudan et Facility for Rare Isotope Beams, Michigan State University.
La Terre regorge de magnésium naturel, forgé il y a longtemps dans les étoiles, qui est depuis devenu un composant clé de notre alimentation et des minéraux de la croûte terrestre.
Mais ce magnésium est stable. Son cœur atomique, ou noyau, ne se désagrège pas.
L’isotope 18 du magnésium, en revanche, est beaucoup trop instable pour être présent dans la nature.
Tous les atomes de magnésium ont 12 protons dans leur noyau. Auparavant, la version la plus légère du magnésium possédait 7 neutrons, ce qui lui donnait un total de 19 protons et neutrons – d’où sa désignation de magnésium-19.
Pour fabriquer du magnésium-18, plus léger d’un neutron, le Dr Kyle Brown du National Superconducting Cyclotron Laboratory de l’Université d’État du Michigan et ses collègues ont commencé par un isotope stable du magnésium, le magnésium-24.
Le cyclotron du National Superconducting Cyclotron Laboratory a accéléré un faisceau de noyaux de magnésium-24 à environ la moitié de la vitesse de la lumière et a envoyé ce faisceau sur une cible, qui est une feuille de métal fabriquée à partir de l’élément béryllium. Et ce n’était que la première étape.
“Cette collision donne un tas d’isotopes différents plus légers que le magnésium-24”, a déclaré le Dr Brown.
“Mais à partir de cette soupe, nous pouvons sélectionner l’isotope que nous voulons.”
Dans ce cas, cet isotope est le magnésium-20. Cette version est instable, ce qui signifie qu’elle se désintègre, généralement en quelques dixièmes de seconde.
L’équipe s’est donc mise au travail pour que le magnésium-20 entre en collision avec une autre cible de béryllium située à environ 30 m (100 pieds).
“Mais il se déplace à la moitié de la vitesse de la lumière. Il y arrive assez rapidement”, a déclaré le Dr Brown.
C’est la collision suivante qui crée le magnésium-18, dont la durée de vie est de l’ordre d’un sextillionième de seconde.
C’est une durée si courte que le magnésium-18 ne se couvre pas d’électrons pour devenir un atome à part entière avant de se désintégrer. Il n’existe que sous la forme d’un noyau nu.
En fait, le temps est si court que le magnésium-18 ne quitte jamais la cible de béryllium. Le nouvel isotope se désintègre à l’intérieur de la cible.
Cela signifie que les scientifiques ne peuvent pas examiner l’isotope directement, mais ils peuvent caractériser les signes révélateurs de sa désintégration.
Il éjecte d’abord deux protons de son noyau pour devenir du néon-16, qui éjecte ensuite deux autres protons pour devenir de l’oxygène-14.
En analysant les protons et l’oxygène qui s’échappent de la cible, l’équipe peut déduire les propriétés du magnésium-18.
“C’était un travail d’équipe. Tout le monde a travaillé très dur sur ce projet. C’est assez excitant. Ce n’est pas tous les jours qu’on découvre un nouvel isotope”, a déclaré le Dr Brown.
Les résultats ont été publiés dans le journal Physical Review Letters.
