Vedci syntetizovali livermórium, tretí najťažší prvok vo vesmíre. Inovatívna metóda je cestou k objavu nových superťažkých prvkov.
Unbinilium. Zdroj: iStockphoto.com a Twitter
V prevratnom experimente vedci z Národného laboratória Lawrenca Berkeleyho (LBNL) v Kalifornii úspešne syntetizovali livermórium, tretí najťažší prvok vo vesmíre. Tento úspech predstavuje významný krok smerom k vytvoreniu prvku 120, k vytvoreniu najťažšieho prvku, ktorý ešte nebol objavený. Tím z LBNL prezentoval svoje výsledky na konferencii Nuclear Structure 2024 v Lemonte v štáte Illinois.
Skryté unbinilium
Výskumníci vytvorili prvok livermórium (116) rozbitím lúča nabitých atómov vzácneho izotopu titánu 50 na kúsok plutónia. Tento izotop tvorí asi 5 percent všetkého titánu na Zemi. Titán nebol v podobnom experimente ešte nikdy použitý, pretože premeniť ho na dobre kontrolovaný lúč je zložité a na vytvorenie veľmi malého počtu nových atómov sú potrebné milióny biliónov zrážok. Fyzici si však myslia, že titánový lúč bude rozhodujúci pre vytvorenie hypotetického prvku 120, tiež známeho ako unbinilium, ktorý by mal vo svojom jadre 120 protónov.
Najťažším prvkom, ktorý bol doteraz vyrobený, je oganesón, prvok 118. Prvýkrát bol syntetizovaný v roku 2002.
Jacklyn Gates v Národnom laboratóriu Lawrenca Berkeleyho pri oddeľovaní atómov livermória.
Zdroj: Marilyn Sargent/Berkeley Lab 2024 Regenti Kalifornskej univerzity
Keď sa podarí objaviť prvok 120, bude 119. prvkom v periodickej tabuľke prvkov. Odborníci predpokladajú, že existuje v rámci takzvaného ostrova stability. Ide o hypotetické superťažké izotopy, ktoré by mohli mať polčas rozpadu niekoľko minút či dní namiesto mikrosekúnd, ktoré sú bežné pri známych superťažkých prvkoch.
Zvýšená stabilita by mohla poskytnúť výskumníkom dlhší čas na štúdium týchto prvkov a hlbšie pochopenie správania atómov, jadrovej fyziky a limitov atómových jadier.
Livermórium. Zdroj: iStockphoto.com
Ako to dokázali?
Po urýchlení v časticovom urýchľovači je časticiam do cesty postavený terčík. Pri náraze doň sa prichádzajúce častice rozptýlia a ak majú dostatočne veľkú energiu, vznikajú pritom ďalšie častice (produkty zrážky).
Vedci začali experiment so vzácnymi izotopmi titánu, ktoré odparili v špeciálnej peci pri teplote 1650 stupňov Celzia. Ďalej použili mikrovlnné žiarenie, aby premenili horúce titánové pary na nabitý lúč, ktorý sa potom mohol priviesť do urýchľovača častíc. Keď lúč dosiahol približne 10 percent rýchlosti svetla a zrazil sa s plutóniovými časticami, vznikli dva atómy livermória. Každý atóm sa vzápätí rýchlo rozpadol na iné prvky. Vedci tento jav očakávali, pretože stabilita atómových jadier klesá so zvyšujúcou sa hmotnosťou atómu.
Hoci bolo livermórium vyrobené predtým použitím iných techník, tento inovatívny prístup je novou cestou, vďaka ktorej budeme môcť syntetizovať ešte ťažšie prvky, ktoré potenciálne rozšíria periodickú tabuľku prvkov.
Pozrite si
Cesta k najťažším kovom
Najnovšie objavené superťažké prvky 114 až 118 boli dosiahnuté použitím terčíkov aktinoidov (skupina štrnástich prvkov nasledujúcich za aktíniom, ktorých spoločným rysom je nestabilita ich jadier) a lúčmi vápnika 48, ktorý má 20 protónov a 28 neutrónov. Tento izotop vápnika je obzvlášť stabilný, vďaka čomu je ideálny na podporu nevyhnutných reakcií jadrovej fúzie. Vápnik však môže vedcov dostať len do určitých oblastí periodickej tabuľky. Dostať sa k prvku 120 pomocou vápnikového lúča by vyžadovalo cieľ, ktorý by vedel poskytnúť aspoň 100 protónov navyše.
To však momentálne nie sme schopní dosiahnuť. Najťažším prvkom, ktorý vedci dokážu vyrobiť v dostatočnom množstve na to, aby mohol slúžiť ako terčík, je kalifornium, ktoré má len 98 protónov. Jedinou cestou vpred je teda práca s ťažšími lúčmi.
Nový experiment prináša veľa pozitívnych reakcií a odborníci plánujú začať s prípravou na vytvorenie prvku 120 v roku 2025.
Zdroj: NewScientist, Nature, Scientificamerican
(JM)
