Vlad Krasen
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Con rayos de protones y láseres, los físicos han descubierto por primera vez uno de los secretos clave del elemento natural más raro de la Tierra: el astato..
La astatina es un "halógeno", lo que significa que comparte propiedades químicas con el flúor, el cloro, el bromo y el yodo (todos los elementos que normalmente se unen a los metales para formar sales). Pero con 85 protones, es más pesado que el plomo y es extraordinariamente raro en la Tierra, el más raro de los elementos que ocurren naturalmente en la corteza terrestre, según el libro de 2011 del químico John Emsley "Nature's Building Blocks" (Oxford University Press). Se forma a partir de uranio y torio en descomposición, y su versión o isótopo más estable (llamado astato-210) tiene una vida media de solo 8,1 horas, por lo que si encontraras un alijo por la mañana, la mitad desaparecería. por la noche.
Es tan raro que, hasta hace poco, los investigadores nunca habían logrado reunir lo suficiente para probar cómo interactúa con los electrones. Eso es un problema, en parte porque uno de sus isótopos radiactivos, el astato-211, tiene el potencial de ser útil en terapias contra el cáncer. Pero los investigadores no estaban seguros de la probabilidad de que atraiga electrones y forme iones negativos, que podrían ser dañinos para las células sanas. Un nuevo papel cambia eso.
El proyecto para comprender el astato se llevó a cabo en ISOLDE, la parte del centro de investigación de física de partículas CERN insignia de la Unión Europea que se centra en disparar haces de protones contra objetivos calientes y pesados hechos de diferentes elementos químicos.
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Para este esfuerzo, los investigadores dispararon los protones a un objetivo hecho de átomos de torio, un elemento inestable con 90 protones. Eso produjo un puñado de átomos nuevos, incluido astato-211.
Al filtrar el astato-211 del resto de los átomos, los investigadores construyeron una reserva lo suficientemente grande de la sustancia radiactiva siempre en descomposición para usar en sus experimentos con láser. La luz enfocada puede golpear los electrones de un átomo, lo que permite a los investigadores realizar mediciones precisas de su comportamiento..
En un artículo anterior, publicado en 2013 en la revista Nature Communications, el equipo de ISOLDE midió la energía de ionización del astato: lo difícil que es eliminar un electrón del átomo. Ahora, en un artículo del 30 de julio, también publicado en Nature Communications, calcularon su afinidad electrónica: la facilidad con la que el isótopo atrae nuevos electrones..
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La energía de ionización fue de aproximadamente 9,31752 electronvoltios. La afinidad electrónica es de aproximadamente 2,41579 electronvoltios. Juntos, esos dos números forman una imagen completa de cómo el elemento raro y pesado interactúa con los electrones. (Las implicaciones prácticas completas de esos números tardarán años en entenderse, pero determinarlas con precisión es un gran obstáculo que se supera).
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ISOLDE anunció el resultado como una confirmación del trabajo de modelado teórico que se había estado realizando al mismo tiempo en el laboratorio. La consecuencia inmediata de este resultado podría ser para la investigación del cáncer, dijo ISOLDE. Astatine-211 libera partículas alfa a medida que se desintegra, púas radiactivas formadas por protones y neutrones que pueden matar las células cancerosas. Pero determinar cómo usar las sales de astato radiactivo en las terapias contra el cáncer exige una comprensión profunda de cómo el elemento crea iones negativos. A medida que el astato toma electrones de las moléculas de las células sanas del cuerpo, los convierte en iones negativos, que pueden dañar las células sanas. Los investigadores necesitan una comprensión precisa de ese proceso para ofrecer las mejores terapias..
Con el tiempo, dijo ISOLDE, sus técnicas podrían desentrañar el misterio de los superpesados, elementos que existen solo brevemente en los laboratorios en pequeñas cantidades con propiedades que los científicos apenas comprenden..
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