Paul Sparks
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Utilisant des faisceaux de protons et des lasers, les physiciens ont pour la première fois déverrouillé l'un des secrets clés de l'élément naturel le plus rare sur Terre: l'astatine.
L'astatine est un «halogène», ce qui signifie qu'elle partage des propriétés chimiques avec le fluor, le chlore, le brome et l'iode (tous les éléments qui se lient généralement aux métaux pour former des sels). Mais avec 85 protons, il est plus lourd que le plomb et est extraordinairement rare sur Terre - le plus rare des éléments naturellement présents dans la croûte terrestre, selon le livre de 2011 du chimiste John Emsley "Nature's Building Blocks" (Oxford University Press). Il se forme à partir de l'uranium et du thorium en décomposition, et sa version la plus stable, ou isotope, (appelée astatine-210) a une demi-vie de seulement 8,1 heures - donc si vous en trouviez une réserve le matin, la moitié serait partie. le soir.
C'est tellement rare que jusqu'à récemment, les chercheurs n'avaient jamais réussi à en rassembler suffisamment pour tester son interaction avec les électrons. C'est un problème, en partie parce que l'un de ses isotopes radioactifs, l'astatine-211 a le potentiel d'être utile dans les thérapies contre le cancer. Mais les chercheurs ne savaient pas quelle était la probabilité d'attirer des électrons et de former des ions négatifs, ce qui pourrait être nocif pour les cellules saines. Un nouveau papier change qui.
Le projet de compréhension de l'astatine a eu lieu à ISOLDE, la partie du centre de recherche phare en physique des particules du CERN de l'Union européenne qui se concentre sur l'explosion de faisceaux de protons contre des cibles chaudes et lourdes constituées de différents éléments chimiques
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Pour cet effort, les chercheurs ont tiré les protons sur une cible faite d'atomes de thorium, un élément instable avec 90 protons. Cela a produit une poignée de nouveaux atomes, y compris l'astatine-211.
En filtrant l'astatine-211 du reste des atomes, les chercheurs ont construit un stock suffisamment important de substance radioactive toujours en décomposition à utiliser dans leurs expériences laser. La lumière focalisée peut frapper autour des électrons sur un atome, permettant aux chercheurs de faire des mesures précises de leur comportement.
Dans un article précédent, publié en 2013 dans la revue Nature Communications, l'équipe ISOLDE a mesuré l'énergie d'ionisation de l'astatine: combien il est difficile d'éliminer un électron de l'atome. Maintenant, dans un article du 30 juillet, également publié dans Nature Communications, ils ont calculé son affinité électronique: avec quelle facilité l'isotope attire de nouveaux électrons.
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L'énergie d'ionisation était d'environ 9,31752 électronvolts. L'affinité électronique est d'environ 2,41579 électronvolts. Ensemble, ces deux nombres forment une image complète de la façon dont l'élément lourd et rare interagit avec les électrons. (Il faudra des années pour comprendre toutes les implications pratiques de ces chiffres, mais leur détermination précise est un obstacle majeur à surmonter.)
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ISOLDE a présenté le résultat comme une confirmation du travail de modélisation théorique qui s'était déroulé au même moment dans le laboratoire. La conséquence immédiate de ce résultat pourrait être pour la recherche sur le cancer, a déclaré ISOLDE. L'astatine-211 libère des particules alpha lors de sa désintégration, des barbes radioactives composées de protons et de neutrons qui peuvent tuer les cellules cancéreuses. Mais déterminer comment utiliser les sels d'astatine radioactifs dans les thérapies anticancéreuses exige une compréhension approfondie de la façon dont l'élément crée des ions négatifs. Comme l'astatine accroche les électrons des molécules des cellules saines du corps, elle les transforme en ions négatifs, ce qui peut nuire aux cellules saines. Les chercheurs ont besoin d'une compréhension précise de ce processus pour offrir les meilleures thérapies.
Finalement, a déclaré ISOLDE, leurs techniques pourraient percer le mystère des super-lourds - des éléments qui n'existent que brièvement dans les laboratoires en petites quantités avec des propriétés que les scientifiques comprennent à peine..
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