Naučnici novom metodom kreću u pravljenje najtežeg hemijskog elementa do sada

Ovo je prvi put da je nova tehnika – u kojoj se komad retkog izotopa titanijuma-50 zagreva na skoro 1650 °C kako bi se oslobodili joni koji se usmeravaju ka drugom elementu – uspešno proizvela supertežak element, livermorijum.

Livermorijum je prvi put sintetisan 2000. godine i nije najteži element koji su ljudi stvorili – to bi bio oganeson, atomski broj 118. Zbog čega je onda zapravo bitno to što je postignuto u Lawrence Berkeley National Laboratory?

Stvar je u tome da je ovo samo probni rad za mnogo veće (tačnije, teže) stvari. Naučnici se nadaju da će stvoriti element koji će biti najteži ikada proizveden: unbinilijum, sa 120 protona.

“Ta reakcija nikada ranije nije bila demonstrirana i bilo je neophodno dokazati da je moguća pre nego što krenemo u naš pokušaj da napravimo 120”, kaže nuklearni hemičar Džeklin Gejts iz Berkeley Lab, koja je vodila istraživanje.

Naučnici su proveli 22 dana operacija u 88-inčnom ciklotronu Berkeley Lab

Kalcijum-48, sa svojih 20 protona, bio je standardni zrak, jer ga njegov “magični broj” protona i neutrona čini stabilnijim, pomažući mu da se spoji sa svojom metom.

Titanijum-50 nije “magičan”, ali ima 22 protona potrebna da se dostignu te teže atomske mase, a da nije toliko težak da se jednostavno raspadne.

“Bilo je važno napraviti prvi korak pokušavajući da napravimo nešto malo lakše od novog elementa da bismo videli kako prelazak sa kalcijumskog zraka na zrak titanijuma menja stopu kojom proizvodimo ove elemente”, objašnjava fizičarka Dženifer Por iz Berkeley Lab.

“Stvaranje elementa 116 sa titanijumom potvrđuje da ovaj metod proizvodnje funkcioniše i sada možemo planirati našu potragu za elementom 120.”

Tim je proveo 22 dana operacija u 88-inčnom ciklotronu Berkeley Lab, koji ubrzava teške jone titanijuma u zrak dovoljno snažan da se spoji sa svojom metom. Nakon svega toga, dobili su samo dva beznačajna atoma livermorijuma.

Stvaranje unbinilijuma ovom metodom, usmeravanjem zraka na kalifornijum-249, biće mnogo brže nego što su prethodni putevi mogli ponuditi, ali će i dalje biti mukotrpan posao.

“Verujemo da će nam trebati oko 10 puta duže da napravimo 120 nego 116”, kaže nuklearni fizičar Reiner Kruken iz Berkeley Lab.

Ovo označava povratak američkog Ministarstva energetike Berkeley Lab u trku za superteške elemente, lidera u otkrivanju elemenata tokom 20. veka.

Naučnici širom sveta su u trci da proizvedu unbinilijum od najmanje 2006. godine, kada je ruski tim u Zajedničkom institutu za nuklearna istraživanja napravio prvi pokušaj. Naučnici u GSI Helmholtz Centru za istraživanje teških jona u Nemačkoj su napravili nekoliko pokušaja između 2007. i 2012. godine, ali bez uspeha.

Element 120 je blizu teoretskog “ostrva stabilnosti”

Sada, sa istraživačima iz SAD, Kine i Rusije koji se uključuju u trku, mora se zapitati koja bi tačno buduća primena mogla biti.

“Zaista je važno da se SAD vrate u ovu trku, jer su superteški elementi veoma važni naučno”, rekao je nuklearni fizičar Vitold Nazarevič, koji nije bio uključen u istraživanje, za Roberta Servisa iz Science.

Element 120 je blizu teoretskog “ostrva stabilnosti”, raja za superteške elemente gde su poluživoti izuzetno dugi, zahvaljujući njihovim “magičnim brojevima” protona i neutrona.

Očekuje se da ovi dugovečni, stabilni superteški elementi ponude naučnicima priliku da prouče ekstreme atomskog ponašanja, testiraju modele nuklearne fizike i mapiraju granice atomskih jezgara.

Ovaj rad je objavljen u časopisu Physical Review Letters, prenosi Science Alert.