Labseeker
Labseeker
Advanced Search
Enter a chemical name, CAS Number, catalog Number or molecular formula.

Enter a biological name or catalog Number.

Enter a Laboratory-related name or catalog Number.
中文版
Login
Register
About Us
Contact Us
Home -> News & Expo -> Chemical News
Researcher nabs 'doubly magic' tin isotope
Post date :2008-12-15 Source:chemie.de Click:1245
 
15  Dec  2008  -  With  help  from  newly  developed  equipment  designed  and  built  at  Michigan  State  University,  MSU  researchers  have  been  able  to  make  first-of-its-kind  measurements  of  several  rare  nuclei,  one  of  which  has  been  termed  a  "holy  grail"  of  experimental  nuclear  physics.   
   
  The  discoveries,  made  at  MSU's  National  Superconducting  Cyclotron  Laboratory  using  an  isotope  purification  device,  will  help  to  refine  theoretical  models  about  how  elements  are  created  in  the  cosmos.  Until  now,  this  was  beyond  the  technical  reach  of  nearly  all  of  the  world's  nuclear  science  facilities.  To  be  published  in  Physical  Review  Letters  ,  the  paper  details  how  the  researchers  were  able  to  measure  the  nuclei  of  tin,  cadmium  and  indium.
   
  "Tin-100,  in  particular,  has  been  sort  of  a  holy  grail  of  experimental  nuclear  physics,"  said  NSCL  senior  physicist  Daniel  Bazin  of  one  of  the  isotopes,  with  50  protons  and  50  neutrons,  described  in  the  paper. 
   
  Within  nuclear  science,  50  is  considered  "magic"  because  it's  one  of  a  handful  of  numbers  associated  with  extra  stability.  The  other  magic  numbers  are  2,  8,  20,  28,  82  and  126.
   
  It  takes  a  magic  number  of  protons  or  neutrons  to  fill  the  nested  energetic  shells  that  form  the  nucleus  like  stacking  Russian  matryoshka  dolls.  To  understand  the  concept,  consider  that  each  carved  doll  similarly  has  a  magic  number  of  marbles  that  precisely  and  completely  fills  the  hollow  interior.  And  just  as  a  doll  full  of  marbles  neatly  packed  together  is  probably  sturdier  than  one  that's  only  half  or  a  quarter  full,  so  too  is  a  closed-shell  nucleus  more  stable  than  its  counterparts.
   
  Tin-100  is  one  of  the  few  "doubly  magic"  nuclei  with  magic  numbers  of  both  protons  and  neutrons.  Such  nuclei  are  generally  far  more  stable  than  other  particles,  especially  at  the  fleeting,  shape-shifting  edge  of  nuclear  existence.  Because  of  this  stability,  doubly  magic  nuclei  serve  as  useful  semi-permanent  signposts  to  rare  isotope  researchers  who  troll  the  unexplored  terrain  of  the  nuclear  landscape  seeking  to  answer  basic  questions  about  the  structure  of  nuclear  matter  and  processes  that  create  chemical  elements  inside  stars. 
   
  The  new  experimental  device,  the  radio  frequency  fragment  separator,  provides  at  least  a  hundredfold  boost  to  NSCL's  ability  to  filter  out  the  few  exotic  isotopes  from  the  vast  sea  of  other  particles  produced  by  its  coupled  superconducting  cyclotrons  and  downstream  magnets.  Funding  for  the  equipment  was  provided  by  the  National  Science  Foundation.
   
  This  newfound  filtering  ability  resulted  in  the  first  production  and  measurement  in  North  America  of  tin-100,  which  has  been  eagerly  pursued  by  experimentalists  since  at  least  the  mid-1990s.  GSI  in  Germany  and  GANIL  in  France  are  the  only  other  nuclear  science  facilities  in  the  world  to  have  successfully  produced  and  studied  the  rare,  proton-rich  isotope  of  tin,  an  element  extensively  used  for  thousands  of  years  in  everything  from  ancient  spears  and  knives  to  cars  and  modern  electronics.
   
  In  their  paper,  a  draft  version  of  which  is  available  online  on  the  arxiv.org  preprint  server,  Bazin  and  his  collaborators  also  report  the  measurement  of  half-lives  of  the  cadmium-96  (48  protons  and  48  neutrons)  and  indium-98  (49  protons  and  49  neutrons)  isotopes.
   
  The  announcement  of  the  observation  of  the  three  rare  isotopes  builds  on  recent  NSCL  success  in  creating  nuclear  matter  that  otherwise  only  exists  in  extreme  environments  in  space,  such  as  exploding  stars.  In  fall  2007,  the  laboratory  reported  the  discovery  of  three  neutron-rich  isotopes  of  magnesium  and  aluminum  in  the  journal  Nature,  a  finding  that  received  considerable  media  attention  in  the  science  and  mainstream  press.
   
  The  laboratory  is  currently  undertaking  a  major  MSU-funded  upgrade,  the  centerpiece  of  which  is  a  new  low-energy  reaccelerator  that  will  be  used  to  conduct  astrophysical  research.  When  this  upgrade  is  completed  in  summer  2010,  NSCL  will  be  only  facility  in  the  world  capable  of  offeri