Het zwaarste element tot nu toe?

Hoort het superzware en stabiele element 122 thuis in het periodiek systeem?

Zouden superzware elementen op de loer liggen? Een groep natuurkundigen zegt van wel, en beweert het zwaarste element ooit gevonden te hebben, verstopt tussen thoriumatomen.

Sommige theorieën voorspellen dat sommige superzware elementen ongewoon stabiel zouden kunnen zijn, dankzij een ‘magisch’ aantal protonen en neutronen, en dus in de natuur zouden kunnen rondslingeren. Verschillende groepen zijn nu bezig met het zoeken naar deze elementen. Maar de beweringen van het team1 , die niet collegiaal zijn getoetst, worden zwaar bekritiseerd door andere natuurkundigen, die vrezen dat hun techniek niet deugt. “Ik heb grote twijfels,” zegt Rolf-Dietmar Herzberg, een kernfysicus aan de Universiteit van Liverpool in het Verenigd Koninkrijk.

De tabel uitbreiden

Het zwaarste van nature stabiele element is uranium, maar in de loop der jaren hebben natuurkundigen versnellers gebruikt om grotere, zwaardere elementen te synthetiseren. In 2006 creëerden natuurkundigen in de Verenigde Staten en Rusland element 118. De afstotende kracht van de positief geladen protonen van 118 zette een enorme druk op de kern, en het duurde iets minder dan een milliseconde voordat het zich in lichtere kernen splitste.

Die splitsing wordt meestal gebruikt om nieuwe, zware elementen te detecteren. Door te kijken naar lichte heliumatomen die uit de kern vliegen, kunnen onderzoekers het gewicht van het moederelement afleiden, zegt Herzberg. Maar, voegt hij eraan toe, “als je iets hebt dat maanden of langer leeft, zou je dat verval nooit zien”.

Om te zoeken naar stabiele zware elementen is een andere techniek nodig, zegt Amnon Marinov van de Hebreeuwse Universiteit in Jeruzalem, die de samenwerking leidde die beweert het nieuwe element te hebben gezien.

Atoomnummer 122

Het team van Marinov nam een gezuiverd monster van thorium en gebruikte een elektrisch veld om de kernen te versnellen. Vervolgens lieten ze de kernen door een magneet lopen, waarvan het veld de lichtere kernen meer afbuigt dan de zwaardere. De techniek, die bekend staat als plasma-sector veld massaspectrometrie, scheidt de zwaarste kernen van het kaf.

De resultaten tonen duidelijk het bestaan aan van een element met atoomnummer 122, zegt Marinov. Hij denkt dat zo’n element honderden miljoenen jaren stabiel kan blijven omdat de kernen ervan ‘hypervervormd’ zijn. Dat betekent dat de 292 protonen en neutronen in een vorm zijn gerangschikt die meer op een pil lijkt dan op een bol, waardoor het element zichzelf niet kan opsplitsen.

Herzberg is echter zeer sceptisch over deze bewering. Marinov’s detectie schat de abundantie van het element op ruwweg één op een triljoen thoriumatomen, een relatief zwak signaal. De gebruikte massaspectroscopietechniek, zegt Herzberg, zou gemakkelijk organische moleculen kunnen oppikken, waarvan de meervoudige kernen de schijnbare massa van een enkel superzwaar element kunnen hebben. Zulke moleculen kunnen in het systeem lekken uit vacuümpompen en andere apparatuur.

Niet overtuigd

Andere, vergelijkbare zoekacties naar stabiele elementen zijn tot nu toe negatief uitgevallen, zegt Herzberg. “Ik zou echt veel meer bewijs in hun voordeel willen zien”, zegt hij.

Andere natuurkundigen delen deze scepsis. “Aan de positieve kant kan ik zeggen dat het ‘potentieel baanbrekend’ is, maar aan de negatieve kant is het misschien ‘wilde speculatie'”, zegt Phil Walker, kernfysicus aan de universiteit van Surrey in het Verenigd Koninkrijk. Maar volgens Walker: “Op basis van mijn kennis van wat Marinov in het verleden heeft gepubliceerd (en heeft geprobeerd te publiceren), zou ik het in de laatste categorie plaatsen.”

De resultaten zijn “niet erg overtuigend”, vindt ook Robert Eichler, die een groep zware-elementen leidt aan de Universiteit van Bern in Zwitserland.

Maar Marinov blijft volhouden dat hij het nieuwe element heeft gezien. De kritiek is gemakkelijk te weerleggen, en hij is van plan ze te weerleggen, zegt hij. “Ik hoop dat het gepubliceerd wordt.”