Wśród najcięższych otrzymanych pierwiastków znajdują się liwermor (Z=116) oraz tenes (Z=117). Proces ich tworzenia jest jednak niezwykle skomplikowany i wymaga stosowania akceleratorów cząstek, a także zaawansowanych technologii pomiarowych, które pozwalają na ich identyfikację. Pierwiastki te mają bardzo krótkie okresy połowicznego rozpadu - od sekund do mikrosekund, co znacząco utrudnia ich badania i wykorzystanie.
Standardowe metody syntezy pierwiastków o tak wysokich liczbach atomowych przestały nam wystarczać. Dlatego grupa badaczy z Lawrence Berkeley National Laboratory w Kalifornii opracowała nową technikę, która może pozwolić na przekroczenie dotychczasowych barier. Na podstawie badań nad nią powstała publikacja w Physical Review Letters, która daje nadzieję na dalsze owocne badania nad pierwiastkami superciężkimi.
Naukowcy wciąż są na tropie tzw. "wyspy stabilności" – teoretycznego obszaru, w którym superciężkie izotopy mogą być bardziej stabilne, a ich okresy półtrwania dłuższe - na tyle, że ich wykorzystanie i zbadanie mogłoby nie nastręczać aż takich trudności. Owa wyspa mogłaby "zaczynać się" w okolicach Z równego 112, gdzie stabilność izotopów wzrasta dzięki "magicznym liczbom" protonów i neutronów, które stabilizują jądro atomowe.
Jedną z technik wykorzystywanych dotychczas w poszukiwaniach nowych pierwiastków było bombardowanie aktynowców – pierwiastków o liczbie protonów od 89 do 103 – wiązką izotopu wapnia o liczbie atomowej 48. 48Ca, z 20 protonami i 28 neutronami, charakteryzuje się niezwykłą stabilnością dzięki pełnym powłokom energetycznym, co czyni go idealnym do takich badań. Ale im dalej w las, tym więcej drzew - okazało się więc wkrótce, że ta metoda jest niewystarczająca, co zmotywowało naukowców do poszukiwania innych metod.
Zamiast wapnia, zastosowano izotop tytanu (50Ti) jako wiązkę w reakcji z tarczą złożoną z izotopu plutonu (244Pu). Zespół użył 88-calowego cyklotronu, dzięki któremu wygenerowano wiązkę o średnim natężeniu 6 bilionów jonów tytanu na sekundę. Wiązka ta była nakierowana na tarczę plutonową przez 22 dni, co umożliwiło uzyskanie nowego izotopu liwermoru (290Lv) w dwóch różnych łańcuchach rozpadu jądrowego. Ów stanowił pierwszy przypadek wytworzenia superciężkiego pierwiastka w pobliżu przewidywanej wyspy stabilności bez użycia wapnia-48. A zatem metoda jest skuteczna.
Techniki tego typu mogą znacząco przyspieszyć badania nad superciężkimi pierwiastkami, których produkcja dotychczas trwała tygodniami. Naukowcy otrzymali możliwość odkrycia kolejnych pierwiastków o liczbach atomowych powyżej 118, a przewidywania teoretyczne wskazują, że do produkcji takich pierwiastków najlepiej nadają się właśnie wiązki izotopu tytanu. Dokładne parametry - m.in. energia wiązek są do ustalenia, ale już teraz wiadomo, że nowa metoda to szansa dla naszych badań nad superciężkimi pierwiastkami.
Przed tenesem i liwermorem znajduje się oganeson o liczbie atomowej 118 i jest jednym z najcięższych dotychczas syntetyzowanych pierwiastków. Stanowi ponadto punkt odniesienia dla badań nad stabilnością superciężkich jąder atomowych. Oganeson powstaje w bardzo niewielkich ilościach i jego okres półtrwania wynosi zaledwie milisekundy, ale mimo wszystko jego wykrycie jest niesamowitym osiągnięciem. Udało się tego dokonać dzięki reakcji "zimnej fuzji" w Rosji, gdzie przyspieszane były izotopy wapnia, które następnie zderzały się z tarczami zawierającymi pierwiastki ciężkie - m.in. kaliforn.
Nazwa najcięższego otrzymanego superciężkiego pierwiastka pochodzi od wybitnego rosyjskiego fizyka jądrowego Jurija Oganesiana, którego prace przyczyniły się do licznych odkryć w zakresie pierwiastków superciężkich. Oganeson jest rzecz jasna ekstremalnie niestabilny, ale niejako dzięki niemu naukowcy z różnych laboratoriów na całym świecie kontynuują wysiłki, aby stworzyć pierwiastki o liczbach atomowych 119 i 120 - a to zbliża nas do hipotetycznej "wyspy stabilności"
Przewiduje się, że oganeson - czyli gaz szlachetny, do których formalnie należy - może wykazywać cechy półprzewodnikowe, a jego właściwości chemiczne mogłyby się różnić od klasycznych wzorców obserwowanych u lżejszych pierwiastków z tej grupy. Ponieważ w praktyce niezwykle trudno jest badać chemiczne właściwości pierwiastków o tak krótkim okresie półtrwania, kwestia ta pozostaje głównie w sferze spekulacji i co najwyżej modeli komputerowych - niczego więcej. Obecnie syntezowane izotopy oganesonu to rzadkie dowody na możliwość istnienia nowych, nieprzewidywanych dotychczas cech chemicznych i fizycznych materii przy okazji olbrzymich liczbach atomowych.
Wyniki badań naukowców stanowią więc kamień milowy w fizyce jądrowej, ponieważ nie tylko przybliżają naukowców do odkrycia kolejnych superciężkich pierwiastków, ale też zwiększają szansę na zidentyfikowanie nowych izotopów. Obecnie znamy około 110 takich izotopów, lecz oczekuje się, że dzięki nowoczesnym metodom odkrytych zostanie jeszcze co najmniej 50, które mogłyby ujawnić nam dotychczas nieznane sekrety materii. Ogromnym sukcesem byłoby ponadto dotarcie do "wyspy stabilności", gdzie moglibyśmy lepiej poznać przynajmniej kilka superciężkich pierwiastków, które nie rozpadałyby się po malutkich ułamkach sekundy.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
