L’élément le plus lourd à ce jour ?

L’élément 122, super lourd et stable, a-t-il sa place dans le tableau périodique ?

Des éléments super-lourds pourraient-ils se cacher à la vue de tous ? Un groupe de physiciens affirme que oui, et prétend avoir vu l’élément le plus lourd jamais découvert se cacher parmi les atomes de thorium.

Certaines théories prédisent que certains éléments super-lourds pourraient être exceptionnellement stables, grâce à un nombre « magique » de protons et de neutrons, et pourraient donc traîner dans la nature. Plusieurs groupes sont actuellement engagés dans des recherches à leur sujet. Si cela se confirme, il s’agirait du premier rapport de découverte d’un tel élément.

Mais les affirmations de l’équipe1, qui n’ont pas fait l’objet d’un examen par les pairs, sont fortement critiquées par d’autres physiciens, qui craignent que leur technique soit défectueuse. « J’ai de sérieux doutes », déclare Rolf-Dietmar Herzberg, un physicien nucléaire de l’université de Liverpool, au Royaume-Uni.

Extension du tableau

L’élément naturellement stable le plus lourd est l’uranium, mais au fil des ans, les physiciens ont utilisé des accélérateurs pour synthétiser des éléments plus grands et plus lourds. En 2006, des physiciens américains et russes ont créé l’élément 118. La force de répulsion des protons chargés positivement de 118 a exercé une énorme pression sur le noyau, et celui-ci a tenu un peu moins d’une milliseconde avant de se scinder en noyaux plus légers.

Cette scission est généralement utilisée pour détecter de nouveaux éléments lourds. En observant les atomes d’hélium légers s’envoler du noyau, les chercheurs peuvent déduire le poids de l’élément parent, explique Herzberg. Mais, ajoute-t-il, « si vous avez quelque chose qui vit des mois ou plus, vous ne verrez jamais cette désintégration ».

Pour rechercher des éléments lourds stables, il faut une technique différente, dit Amnon Marinov de l’Université hébraïque de Jérusalem, qui a dirigé la collaboration qui prétend avoir vu le nouvel élément.

Numéro atomique 122

L’équipe de Marinov a pris un échantillon purifié de thorium et a utilisé un champ électrique pour accélérer les noyaux. Ils les ont ensuite fait passer à travers un aimant, dont le champ a fait plier les noyaux les plus légers plus que les plus lourds. La technique, connue sous le nom de spectrométrie de masse à champ de plasma, sépare les noyaux les plus lourds de l’ivraie.

Les résultats montrent clairement l’existence d’un élément de numéro atomique 122, dit Marinov. Il pense qu’un tel élément peut être stable pendant des centaines de millions d’années car ses noyaux sont « hyperdéformés ». Cela signifie que ses 292 protons et neutrons sont disposés dans une forme ressemblant plus à une pilule qu’à une sphère, ce qui contribue à l’empêcher de se diviser.

Herzberg, cependant, est profondément sceptique quant à cette affirmation. La détection de Marinov situe l’abondance de l’élément à environ un atome de thorium sur mille milliards, un signal relativement faible. Selon M. Herzberg, la technique de spectroscopie de masse utilisée pourrait facilement détecter des molécules organiques, dont les noyaux multiples peuvent avoir la masse apparente d’un seul élément super lourd. De telles molécules pourraient s’infiltrer dans le système à partir des pompes à vide et d’autres équipements.

Non convaincue

D’autres recherches similaires d’éléments stables ont jusqu’à présent donné des résultats négatifs, souligne Herzberg. « J’aimerais vraiment voir beaucoup plus de preuves en leur faveur », dit-il.

D’autres physiciens partagent ce scepticisme. « Du côté positif, je peux dire que c’est ‘potentiellement révolutionnaire’, mais du côté négatif, il peut s’agir de ‘spéculations sauvages' », déclare Phil Walker, physicien nucléaire à l’Université de Surrey, au Royaume-Uni. Mais de l’avis de Walker, il dit : « Sur la base de ma connaissance de ce que Marinov a publié (et tenté de publier) dans le passé, je le placerais dans la dernière catégorie. »

Les résultats ne sont « pas très convaincants » convient Robert Eichler, qui dirige un groupe sur les éléments lourds à l’Université de Berne en Suisse.

Mais Marinov reste inflexible sur le fait qu’il a vu le nouvel élément. Les critiques sont facilement réfutables, et il a l’intention de les réfuter, dit-il. « J’espère être publié ».