Physik

Treffen Dawn Shaughnessy, der Real-Life Alchemist, Der Erweiterte Periodensystem

Dawn ShaughnessyPhoto: Lawrence Livermore National Laboratory Ryan F. MandelbaumToday 8:00amFiled: Dawn ShaughnessyFiled: Dawn Shaughnessy

Dawn Shaughnessy
Chemie
periodische Tabelle
Wissenschaft
Kernchemie
profile
Physik

11Save

Im Periodensystem der Chemie ist der Heilige text. Nicht nur, dass es die Liste aller tools, die in Apotheken zur Verfügung, aber seine bloße Form—, wo diese Elemente fallen in bestimmte Zeilen und Spalten hat tiefgreifende Vorhersagen über neue Elemente und deren Eigenschaften, die später in Erfüllung gegangen. Aber nur wenige Chemiker auf der Erde haben eine engere Beziehung mit dem Dokument als Dawn Shaughnessy, dessen team ist teilweise verantwortlich für das hinzufügen von sechs neue Elemente in die Tabelle Reihen.

Shaughnessy führt ein team von real-life Alchemisten. Könnten Sie vertraut sein mit der Alchemie als eine mittelalterliche Europäische Praxis, bei der Mystiker versucht zu transmutieren von Elementen in wertvoller ones. Aber anstatt drehen Sie das element Blei in gold, Shaughnessy und Ihr team sich plutonium in flerovium.

Shaughnessy ‘ s Eltern ermutigten Sie zu verfolgen, die Wissenschaft von einem Jungen Alter—Ihr Vater war ein Ingenieur, und Sie hatte ein Elektronik-kit, sowie ein chemielabor, wie ein Kind. Sie hatte zuerst daran gedacht, die orthopädische Forschung, aber nicht schneiden wollen Menschen öffnen, Sie hat mir erklärt, und Chemie war eine Natürliche Passform. Aber als Sie ankam, an der University of California, Berkeley, als Student, als Sie erfuhr, dass Chemie mehr ist, als nur das mischen von Flüssigkeiten in Gefäßen. Sie könnte die Atome selbst.

“Es war wie Alchemie”, erzählte Sie mir. “Nuklear-Chemie ist für mich wirklich erstaunlich war, die ganze Idee, dass man Sachen, legte Sie zusammen und machen etwas ganz neues daraus.”

Sie präsentiert sich eher als ein kalifornischer als die mittelalterlichen europäischen Alchemisten, natürlich. Wir Sprachen in einem board room auf dem Gelände des Lawrence Livermore National Lab, befindet sich in einem Tal, umgeben von wind-turbine-besetzte goldene Hügel in Livermore, Kalifornien. Sie ist fröhlich plauderten Chemie, aber manchmal biegt ab zum chat über Disneyland oder Ihre Lieblings-film-franchise, Star Wars; Sie trug ein BB-8 lanyard um den Hals.

Als der Kalte Krieg zu Ende war, die Vereinigten Staaten nuclear enterprise schrumpft, Shaughnessy erklärt, verlassen weniger Möglichkeiten für eine nuklear-Chemiker. So fand Sie sich arbeiten am national labs—zunächst am Lawrence Berkeley National Laboratory arbeiten im Bereich der Umweltforschung, dann am Lawrence Livermore National Laboratory, wo Sie verfolgen konnte, Ihre wahre Leidenschaft: “Riesen-accelerators and beams und smashing Dinge zusammen”, sagte Sie.

Erstellen neuer Elemente ist nicht mehr Magie. Ein element das atom hat einen zentralen Kern enthält Protonen und Neutronen, umgeben von Elektronen. Die kombinierte Anzahl der Protonen und Neutronen bestimmt, ein element der Masse, während die Anzahl der Protonen minus der Anzahl der Elektronen bestimmt seine elektrische Ladung. Aber die Anzahl der Protonen bestimmt alleine ein element der Identität, so dass ein neues element erfordert, einen Weg zu finden, Kraft mehr Protonen in einem element, der Kern.

Elemente bis zum Uran hat 92 Protonen, die in der Natur vorkommen, während 93 durch 118 vorgenommen werden müssen im Labor. Die größten mit den meisten Protonen erfordern high-Energie-Experimente und eine internationale Zusammenarbeit von Wissenschaftlern. Hier in den Vereinigten Staaten, Dawn und Ihr team meist entscheiden, welche chemischen Reaktionen Sie werden versuchen, bereiten Sie die target-Materialien, Forschung und Detektor-Technologie. Schicken Sie das material nach Russland, wo die Wissenschaftler den Betrieb eines Teilchen-Beschleunigers am Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna slam das Ziel mit einem kontinuierlichen Strahl von leichter Elemente. Die resultierende Atome Fliegen aus und sind getrennt von hintergrund-material, das nicht Teil der Reaktion in einen Detektor. Der Detektor misst, wie diese Elemente verlieren, subatomare Partikel, radioaktiven Zerfall, erstellen Sie eine Signatur bestimmen, ob Sie haben etwas neues geschaffen oder nicht.

Es ist nicht einfach. Die speziellen Isotopen verwendet—Atome unterschiedliche Isotope haben die gleiche Anzahl von Protonen aber unterschiedlicher Anzahl von Neutronen, sind selten. Nur ein paar Atome des Endprodukts bleiben aus, die eine Reaktion erfordert mehrere Milligramm-oder Gramm-Eingang. Dann, beide teams brauchen, um unabhängige Analysen bestätigen, dass jede sah die Reale Sache. Und die Elemente dauern nur ein paar Sekunden, bevor Sie auseinander bricht. “Als wir beginnen, mehr Protonen in, es ist dieser Spagat zwischen der Kraft, die Sie zusammenhält und die positive Ladung, fahren will Sie auseinander,” sagte Shaughnessy.

Aber warum studieren? Es ist unklar, ob Menschen Sie jemals verwenden Sie die Elemente, die nicht länger als ein paar Sekunden, bevor verfallenden—Sie sind nicht für Bomben oder für macht. Sie sind, um den Wissenschaftlern helfen, testen Sie die Grenzen der Physik und der Chemie, die Theorie besser zu verstehen, Atome und wie unser Universum beschlossen, dass die Angelegenheit sich Verhalten sollte.

In diesen Tagen, heavy element research stellt eine unwahrscheinlich Zusammenarbeit zwischen amerikanischen und Russischen Wissenschaftlern. Wegweisende heavy-element Wissenschaftler Glenn Seaborg von den Vereinigten Staaten und Georgy Flyorov von Russland unbeliebt einander aufgrund der Spannungen des Kalten Krieges, erklärte Shaughnessy, und der Wettbewerb zwischen den Gruppen war angespannt. Aber im Jahr 1989, als der Kalte Krieg zu einem Ende kommen und die neuen Elemente wurden immer größer, Flyorov erfüllt Livermore Physiker Ken Hulet auf einer Konferenz. Sie realisiert hatten Sie Werkzeuge, die jedem zugute kommen könnte, und schlug eine Zusammenarbeit. “Wissenschaft ist, was es ist,” sagte Shaughnessy.

Shaughnessy hat nun reiste der Beschleuniger am JINR mehrmals—obwohl Sie sagte mir, Sie war völlig unvorbereitet für Russland ist der Februar kalt bei Ihrem ersten Besuch, Stand in einem hellen rot Tampa Bay Buccaneers parka.

Shaughnessy ‘ s team, als auch das russische team die Arbeit, hat bei der Entdeckung von sechs Elementen, von denen vier erhalten offizielle Namen nur zwei Jahren: nihonium, benannt nach Japan, auch Gastgeber für eine nukleare Chemie-Programm; moscovium, benannt nach Moskau; tennessine, benannt nach Tennessee, die Lage des Oak Ridge National Laboratory; und oganesson, benannt nach dem bekannten Russischen nuklear-Chemiker, led-Russland hat das team von Yuri Oganessian. Shaughnessy ‘ s team auch geholfen zu entdecken flerovium, benannt nach Flyorov.

Wenn ich streckte die Hand aus, um Oganessian, überhäufte er mit Lob auf Shaughnessy und Ihr team. “Ich erinnere mich noch mit großer Freude unsere erste Zusammenarbeit mit meinen Kollegen und Freunden aus der LLNL”, sagte er. “Ich gratuliere der Dämmerung und wünschen Ihr ein langes und glückliches Leben.”

Wird es mehr neue Elemente? Wenn Sie einen Blick auf das Periodensystem, oganesson, element 118, scheint sitzen an der rechten Ecke der unteren Zeile. Es scheint, als ob das Periodensystem wurde abgeschlossen, und die letzten Suchanfragen für element 120 an der Zahl, hat gescheitert. Aber es gibt keinen offensichtlichen Grund, diese neuen Elemente sollten nicht existieren, und Russland wird aktualisiert, JINR ‘ s Gaspedal zu starten in die sucht, 119 und 120.

In der Zwischenzeit, Shaughnessy hat, bewegt sich auf andere Projekte zu studieren Kernreaktion Preisen Studium anderer schwerer Elemente, die in dieser Zeit relevant, sowohl für die Astrophysik und für die nationale Sicherheit. Ihr team entwickelt auch Instrumente, um tatsächlich durchzuführen Chemie mit schwereren Atome durch die Erfassung von Ihnen, setzen Sie in eine Lösung, und macht vorher unzugänglich Messungen. Erstellen der schwersten Elemente hat sich zu einem “Spaß-hobby auf der Seite”, sagte Sie—nicht Teil Ihrer täglichen routine.

Aber Shaughnessy erscheint nicht auf Briefmarken wie Oganessian in Russland. Sie bekommt das Gefühl, dass die Menschen Angst vor der Wissenschaft in diesem Land—Sie habe gehört, Verschwörungen, die Wissenschaftler waren Lagerung element 114 in area 51, um Kraftstoff UFOs. Aber Sie betonte, dass die Grundlagenforschung, wie dies ist, was führt zu anderen Entwicklungen. “Das iPhone hat nicht bekommen über Nacht,” sagte Sie.

Heute, die Spannungen mit Russland haben flackerte wieder, als special counsel Untersuchung ins russische Wahl Interferenz weiterhin. Es war schwierig für Shaughnessy weiterhin die Arbeit mit dem Russischen team. Aber Sie hätte es lieber anders. Sie sagte, “Wir alle wollen einfach nur zu tun Wissenschaft.”

Teilen Sie Diese Geschichte