L’elemento più pesante?

L’elemento 122, super pesante e stabile, appartiene alla tavola periodica?

Gli elementi superpesanti potrebbero essere in agguato in piena vista? Un gruppo di fisici dice di sì, e sostiene di aver visto l’elemento più pesante ancora trovato nascosto tra gli atomi di torio.

Alcune teorie prevedono che alcuni elementi super-pesanti potrebbero essere insolitamente stabili, grazie ad un numero “magico” di protoni e neutroni, e quindi potrebbero essere in giro in natura. Diversi gruppi sono ora impegnati nella ricerca di questi elementi. Se confermato, questo sarebbe il primo rapporto di trovarne uno.

Ma le affermazioni del team1, che non sono state sottoposte a peer-review, sono state pesantemente criticate da altri fisici, che temono che la loro tecnica sia difettosa. “Ho seri dubbi”, dice Rolf-Dietmar Herzberg, un fisico nucleare dell’Università di Liverpool, Regno Unito.

Estendere la tavola

L’elemento naturalmente più pesante e stabile è l’uranio, ma nel corso degli anni i fisici hanno usato gli acceleratori per sintetizzare elementi più grandi e pesanti. Nel 2006, i fisici degli Stati Uniti e della Russia hanno creato l’elemento 118. La forza repulsiva dei protoni caricati positivamente del 118 ha esercitato un’enorme pressione sul nucleo, che è durato poco meno di un millisecondo prima di scindersi in nuclei più leggeri.

Quella scissione è tipicamente usata per individuare nuovi elementi pesanti. Guardando gli atomi di elio leggeri volare fuori dal nucleo, i ricercatori possono dedurre il peso dell’elemento genitore, dice Herzberg. Ma, aggiunge, “se hai qualcosa che vive mesi o più a lungo, non vedresti mai quel decadimento”.

La ricerca di elementi pesanti stabili richiede una tecnica diversa, dice Amnon Marinov della Hebrew University di Gerusalemme, che ha guidato la collaborazione che sostiene di aver visto il nuovo elemento.

Numero atomico 122

La squadra di Marinov ha preso un campione purificato di torio e ha usato un campo elettrico per accelerare i nuclei. Li hanno poi passati attraverso un magnete, il cui campo ha piegato i nuclei più leggeri rispetto a quelli più pesanti. La tecnica, conosciuta come spettrometria di massa a campo plasmatico, separa i nuclei più pesanti dalla pula.

I risultati mostrano chiaramente l’esistenza di un elemento con numero atomico 122, dice Marinov. Egli pensa che tale elemento possa essere stabile per centinaia di milioni di anni perché i suoi nuclei sono “iper-deformati”. Ciò significa che i suoi 292 protoni e neutroni sono disposti in una forma più simile a una pillola che a una sfera, aiutando a impedire che si divida da solo.

Herzberg, tuttavia, è profondamente scettico circa la richiesta. Il rilevamento di Marinov pone l’abbondanza dell’elemento a circa uno su un trilione di atomi di torio, un segnale relativamente debole. La tecnica di spettroscopia di massa impiegata, dice Herzberg, potrebbe facilmente raccogliere molecole organiche, i cui nuclei multipli possono avere la massa apparente di un singolo elemento super-pesante. Tali molecole potrebbero penetrare nel sistema dalle pompe a vuoto e da altre apparecchiature.

Poco convinto

Altre ricerche simili per elementi stabili hanno finora dato esito negativo, sottolinea Herzberg. “Vorrei davvero vedere molte più prove a loro favore”, dice.

Altri fisici condividono questo scetticismo. “Sul lato positivo, posso dire che è ‘potenzialmente innovativo’, ma sul lato negativo, può essere ‘speculazione selvaggia’”, dice Phil Walker, un fisico nucleare presso l’Università del Surrey, Regno Unito. Ma nell’opinione di Walker, dice: “Sulla base della mia conoscenza di ciò che Marinov ha pubblicato (e tentato di pubblicare) in passato, lo metterei nella seconda categoria”.

I risultati non sono “molto convincenti” concorda Robert Eichler, che guida un gruppo di elementi pesanti all’Università di Berna in Svizzera.

Ma Marinov rimane irremovibile sul fatto di aver visto il nuovo elemento. Le critiche sono facilmente confutabili, e lui intende confutarle, dice. “Spero di essere pubblicato”.