โดย คลารา มอสโควิตซ์ เผยแพร่ 17 พฤษภาคม 2013โรงงานแยกมวลไอโซโทป On-Line (ISOLDE) ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ CERN ในสวิตเซอร์แลนด์สร้างลําแสงของนิวเคลียสอะตอมกัมมันตภาพรังสีสําหรับการทดลองตรวจสอบลักษณะของสสาร (เครดิตภาพ: CERN)
นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าคุณสมบัติพื้นฐานขององค์ประกอบที่หายากที่สุดในโลกคือแอสทาทีนได้รับการค้นพบเป็นครั้งแรก
แอสทาทีนเกิดขึ้นตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ประมาณการว่าน้อยกว่าหนึ่งออนซ์
ทั้งหมดที่มีอยู่ทั่วโลก เป็นเวลานานที่ลักษณะขององค์ประกอบที่เข้าใจยากนี้เป็นปริศนา แต่นักฟิสิกส์ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ CERN ในสวิตเซอร์แลนด์ได้วัดศักยภาพการแตกตัวเป็นไอออนของมันแล้วซึ่งเป็นปริมาณพลังงานที่จําเป็นในการกําจัดอิเล็กตรอนหนึ่งตัวออกจากอะตอมของแอสทาทีนกลายเป็นไอออนหรืออนุภาคที่มีประจุการวัดจะเติมชิ้นส่วนที่ขาดหายไปของตารางธาตุขององค์ประกอบเนื่องจากแอสทาทีนเป็นองค์ประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติครั้งสุดท้ายซึ่งไม่ทราบคุณสมบัตินี้ แอสทาทีนซึ่งมีโปรตอน 85 ตัวและอิเล็กตรอน 85 ตัวต่ออะตอมเป็นกัมมันตภาพรังสีและครึ่งหนึ่งของรุ่นที่เสถียรที่สุดจะสลายตัวในเวลาเพียง 8.1 ชั่วโมงซึ่งเป็นเวลาที่เรียกว่าครึ่งชีวิต ในปี 1953 Isaac Asimov ประเมินว่าผลรวมของแอสทาทีนทั่วโลกในธรรมชาติคือ 0.002 ออนซ์ (0.07 กรัม) [กราฟิก: อธิบายอนุภาคที่เล็กที่สุดของธรรมชาติ]ในการวัดศักยภาพการแตกตัวเป็นไอออนของแอสทาทีนนักฟิสิกส์ที่โรงงาน ISOLDE (Isotope Separator On Line-Detector) ของ CERN ได้สร้างไอโซโทปเทียมของแอสทาทีน (อะตอมที่มีจํานวนนิวตรอนแตกต่างจากที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ) โดยการยิงลําแสงโปรตอนที่มีพลังที่เป้าหมายของยูเรเนียม (ซึ่งมีโปรตอนและอิเล็กตรอน 92 ตัว) การชนกันทําให้เกิดอนุภาคใหม่ซึ่งบางส่วนเป็นแอสทาทีน
จากนั้นนักฟิสิกส์ก็ส่องลําแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นต่างกันที่อะตอมเพื่อให้แตกตัวเป็นไอออน โดยการแยกไอออนแอสทาทีนและตรวจสอบว่าความยาวคลื่นของเลเซอร์ใดที่สร้างขึ้นนักวิจัยได้กําหนดศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออนของแอสทาทีนเป็น 9.31751 อิเล็กตรอนโวลต์ (เช่นศักยภาพการแตกตัวเป็นไอออนของไฮโดรเจนคือ 13.6 อิเล็กตรอนโวลต์)
ค่านี้จะใช้เป็นเกณฑ์มาตรฐานสําหรับการศึกษาองค์ประกอบ superheavy ที่แปลกใหม่ซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติ แต่สามารถสร้างขึ้นที่ห้องปฏิบัติการเฉพาะ ตัวอย่างเช่นนักวิจัยต้องการเปรียบเทียบคุณสมบัติของแอสทาทีนกับธาตุ 117 ที่เพิ่งค้นพบซึ่งสร้างขึ้นครั้งแรกที่สถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ของรัสเซีย องค์ประกอบนี้ซึ่งหนักที่สุดเป็นอันดับสองที่เคยสร้างมาคือคําพ้องเสียงของ astatine ซึ่งหมายความว่ามันอยู่ด้านล่าง astatine ในตารางธาตุและน่าจะมีคุณสมบัติคล้ายกัน
”สเปกโทรสโกปีเลเซอร์ในแหล่งวันนี้เป็นวิธีที่ละเอียดอ่อนที่สุดในการศึกษาคุณสมบัติอะตอม
ของไอโซโทปอายุสั้นที่แปลกใหม่” วาเลนติน Fedosseev หัวหน้าทีมของแหล่งเลเซอร์ไอออไนเซชันด้วยคลื่นของ ISOLDE กล่าวในแถลงการณ์ “มันเหมาะมากที่จะสํารวจสเปกตรัมขององค์ประกอบที่ผลิตเทียม เช่น องค์ประกอบที่ร้อนแรงเป็นพิเศษ ความสําเร็จในการศึกษา astatine นี้ได้เพิ่มความมั่นใจให้กับโครงการที่คล้ายกันซึ่งเริ่มต้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่ GANIL ฝรั่งเศสและที่ JINR ประเทศรัสเซีย” (GANIL ย่อมาจาก Grand Accélérateur National d’Ions Lourds หรือตัวเร่งแห่งชาติไอออนหนักขนาดใหญ่)
การค้นพบใหม่นี้ยังสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์พัฒนาแอปพลิเคชันทางการแพทย์สําหรับแอสทาทีนเทียมซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในการรักษาด้วยรังสีรักษาสําหรับมะเร็งที่เรียกว่าอัลฟาบําบัด
”ไม่มีไอโซโทปอายุสั้นจํานวนมากที่ใช้ในการแพทย์มีอยู่ในธรรมชาติ พวกมันต้องผลิตโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์เทียม” บรูซ มาร์ช สมาชิกในทีมแหล่งไอออนเลเซอร์ไอออไนเซชันเรโซแนนซ์กล่าว “ไอโซโทปทางการแพทย์ที่เป็นไปได้ของแอสทาทีนไม่แตกต่างกันมากนักในแง่นี้ สิ่งที่แตกต่างเกี่ยวกับแอสทาทีนคือความขาดแคลนในธรรมชาติทําให้ยากต่อการศึกษาโดยการทดลองซึ่งเป็นเหตุผลว่าทําไมการวัดคุณสมบัติพื้นฐานอย่างหนึ่งจึงเป็นความสําเร็จที่สําคัญ”การเปิดตัวซึ่งกําหนดเวลาไว้อย่างเหมาะสมสําหรับวันคุ้มครองโลกวันที่ 22 เมษายนจะจัดขึ้นที่ศูนย์วิทยาศาสตร์แอริโซนาในฟีนิกซ์
Elser, Childers และ Edwards จะก้าวเข้าสู่เวทีสาธารณะเป็นครั้งแรกเพื่อหารือเกี่ยวกับปัญหาและเพื่อสร้างความร่วมมือกับเกษตรกร, นักการศึกษา, วิศวกร, นักออกแบบและผู้นําพลเมืองเพื่อหารือเกี่ยวกับการเกษตรสีเขียว, การถมน้ําเสีย, เศรษฐศาสตร์ทรัพยากรและความยั่งยืนในระยะยาว.
”เราต้องถามว่าเราจะบรรลุฟอสฟอรัสที่ยั่งยืนได้อย่างไรโดยการปิดวงจรฟอสฟอรัสในลําธารของเสียของมนุษย์และการเกษตร ความหวังของเราสําหรับการเปิดตัวครั้งนี้คือเราสามารถทําได้และนักเรียนของเรา
