négy új elemet adtak hozzá a periódusos rendszerhez, kiegészítve a táblázat hetedik sorát. De annak ellenére, hogy a 113-as, 115-ös és 118-as elemeket a 2000-es évek elején fedezték fel, a 117-est pedig 2010-ben, még mindig nincs jele a 119-es és azon túli elemeknek. Miért nem állította senki, hogy létrehozta ezeket az új szupersúlyokat, és mikor lesznek képesek a vegyészek a periódusos rendszer nyolcadik sorát kezdeni?
közös nukleáris Kutatóintézet
a részecskegyorsítók új elemeket hoznak létre azáltal, hogy egy nehéz elem célpontját erősen gyorsított öngyújtóval bombázzák
mióta Edwin McMillan és Philip Abelson 1940-ben szintetizálták az első transzuránium elemet, a neptúniumot, az új elemek folyamatos áramlása új elemeket hozott létre kitöltötte a periódusos rendszer alsó sorait. Minden alkalommal, amikor egy csoport azt állítja, hogy új elemet szintetizált, a tiszta és alkalmazott kémia Nemzetközi Szövetségének (IUPAC) mérlegelnie kell a bemutatott bizonyítékokat. Jellemzően egy új szupersúlyos elem első szintézisének állítása sok évvel azelőtt következik be, hogy elegendő bizonyíték gyűlne össze ahhoz, hogy az IUPAC jóváhagyási bólintást kapjon. Ez az, ami meglepővé teszi a 119.elem létrehozásával kapcsolatos vagy azon túlmutató állítások hiányát. De bár még egyetlen csoport sem állította, hogy létrehozott volna egy elemet, amely a periódusos rendszer nyolcadik sorába tartozik, nem a próbálkozás hiányából származik.
új elem létrehozásához egy nehéz elem célpontját erősen gyorsított könnyebb elem lövedékekkel bombázzák. Már 2007-ben az oroszországi dubnai közös nukleáris Kutatóintézet (JINR) és a németországi darmstadti Helmholtz Nehézionkutató Központ (GSI) kutatói megpróbálták szintetizálni az unbiniliumot vagy a 120-as elemet plutónium vassal, illetve uránnal nikkellel bombázva. Mindkét csapat azonban csak a könnyebb magok és részecskék választékát figyelte meg. Annak érdekében, hogy a tudósok biztosak legyenek abban, hogy valóban új elemet készítettek, követniük kell az új elem aláírási bomlási láncait-magyarázza James Roberto, az Egyesült Államok Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumának (ORNL) laboratóriumi igazgatója.
új technológiák megcélzása
a kalcium lövedékek nagyon nehéz aktinid célpontra történő tüzelése jól működött a 114-118 elemek előállításához, de még nehezebb elemek esetében az új elem ilyen módon történő létrehozásának valószínűsége csökken. Egy látszólag egyszerű megoldás az lenne, ha csak egyre nehezebb lövedékeket lőnének a célpontra.
Oak Ridge Nemzeti Laboratórium
a kutatóknak több mint két évbe telt, hogy kis mennyiségű berkeliumot állítsanak elő, amelyet a 117 elem előállításához használtak
jelenlegi gyorsítók másodpercenként körülbelül 1012 lövedékkel érik el a célt. De’ ha még nagyobb számú lövedékkel üti meg a célt, valójában megégeti a célt ‘ – magyarázza Krzysztof Rykaczewski ORNL fizikus. És a detektort is elégetheti. Jobb technológiára van szükségünk, hogy ezt elkerüljük. A célpontot sokkal nagyobbá is teheti, és a lövedéknyalábot a nagyobb területére terjesztheti – teszi hozzá -, de ezeket az aktinid célokat nem könnyű elkészíteni. A 20 mg berkelium szintetizálása a 117 elem előállításához több mint két évig tartott. A Dubnában épülő szupernehéz Elemgyár továbbfejlesztett érzékelési képességekkel rendelkezik, és lényegesen nagyobb intenzitású gerendákat képes előállítani, de további áttörésekre lesz szükség ahhoz, hogy a 120-as elemen túl is folytatódhasson, mondja Roberto.
a kutatók azonban továbbra is pozitívak. ‘Egy generáció élettartama alatt valószínűleg elérjük a 124-es elemet-spekulál Rykaczewski. Eric Scerri, a Kaliforniai Egyetem kémiatörténésze, Los Angeles, minket, egyetért: ‘tizenöt évvel ezelőtt elképzelhetetlen volt, hogy bárki valaha is eljutna olyan messzire, mint mi. Az új elemek vadászata-tette hozzá-a technológiai fejlődés mozgatórugója volt és lesz.
a jelenlegi nehézelem-szintézis technikák korlátainak leküzdésének egyik ötlete a nukleáris transzfer reakciók kiváltása. Ha uránt lőtt egy urán célpontra, a magok soha nem fognak összeolvadni, magyarázza Christoph D. a GSI kutatója. De az ütköző magok protonokat és neutronokat cserélhetnek, amikor ütköznek. ‘Bizonyos esetekben ez olyan termékhez vezethet,amely például 120 protont tartalmaz-mondja D. Ez lehet az út olyan izotópokhoz való hozzáféréshez, amelyek fúziós reakciókkal nem érhetők el.’
A határok kitolása
a legtöbb szupernehéz elem nagyon korlátozott élettartama megakadályozza azok használatát a valós alkalmazásokban. Ezek tanulmányozása azonban teszteli a tudósok megértését az atommagról. ‘Ha olyan autót szeretne tesztelni, amelyet vásárolni tervez, akkor nem csak két fordulatot kell tennie a parkolóban, hanem kemény körülmények között is tesztelnie kell-mondja Rykaczewski. Hasonlóképpen, a nukleáris modellek szélsőséges körülmények között történő tesztelése segít a kutatóknak kiválasztani azokat, amelyek a legjobb előrejelzéseket teszik.
Oak Ridge Nemzeti Laboratórium, Enrico Sacchetti
az atomreaktorok létrehozzák azokat a kiindulási anyagokat, amelyeket a kutatók az új elemek vadászatában használnak
számítások homályosak abban, hogy pontosan mennyivel nagyobb lehet a periódusos rendszer. Richard Feynman fizikus azt jósolta, hogy a 137-es elem lesz a határ. A számítás egyszerűen Einstein relativitáselméletén alapul-mondja Scerri. Amikor az atommagok egyre nagyobbak lesznek, az elektronoknak egyre gyorsabban kell menniük. Ha elér egy bizonyos méretű számítások azt jósolják, hogy az elektronok kell menni gyorsabb, mint a sebesség a fény – a fizikai lehetetlenség. Más számítások szerint ez sokkal később fog megtörténni, azonban a 170 elem körül.
míg a periódusos rendszer négy legutóbbi kiegészítése erősen radioaktív és kevesebb, mint egy perc alatt lebomlik, a tudósok arra számítanak, hogy a stabilitás szigete a 120, 124 vagy 126 elemek köré épül. Ezek a ‘mágikus’ proton – és neutronszámok a töltött nukleáris lövedékeknek felelnek meg. Csakúgy, mint a teljesen kitöltött vegyértékű elektronhéjak olyan elemeket, mint a nemesgázok kémiailag inert, a töltött neutron-vagy protonhéjak növelik a mag stabilitását.
a kutatók azt remélik, hogy az unbinilium vagy az unbihexium (126.elem) kétszeresen mágikus izotópjai, amelyek mind mágikus protonszámot, mind mágikus neutronszámot tartalmaznak, még hosszabb élettartamúak lennének, mint más izotópjaik – bár a felezési idő becslése vadul változik néhány mikroszekundumtól millió évig. A kutatók már látták az ismert szupernehéz elemek növekvő stabilitását, amikor a neutronszámmal rendelkező izotópokban közelebb vannak a magic 184-hez. ‘A Szent Grál a szupernehéz elemszintézisben az, hogy elérjük ezt a neutronszámot’ – mondja D. De a probléma az, hogy jelenleg nincs két atommagunk, ami egy szupernehéz elemet adna nekünk, aminek ennyi neutronja is van.’