Najcięższy jak dotąd pierwiastek?

Czy superciężki i stabilny pierwiastek 122 należy do układu okresowego?

Czy superciężkie pierwiastki mogą czaić się w zasięgu wzroku? Jedna z grup fizyków twierdzi, że tak, i twierdzi, że widziała najcięższy pierwiastek, jaki do tej pory znaleziono, ukrywający się wśród atomów toru.

Niektóre teorie przewidują, że niektóre superciężkie pierwiastki mogą być niezwykle stabilne, dzięki „magicznej” liczbie protonów i neutronów, a więc mogą zalegać w przyrodzie. Kilka grup zajmuje się obecnie ich poszukiwaniem. Jeśli to się potwierdzi, będzie to pierwsze doniesienie o znalezieniu jednego z nich.

Ale twierdzenia zespołu1, które nie są recenzowane, są ostro krytykowane przez innych fizyków, którzy obawiają się, że ich technika jest wadliwa. „Mam poważne wątpliwości” – mówi Rolf-Dietmar Herzberg, fizyk jądrowy z Uniwersytetu w Liverpoolu w Wielkiej Brytanii.

Rozszerzenie tabeli

Najcięższym naturalnie stabilnym pierwiastkiem jest uran, ale przez lata fizycy używali akceleratorów do syntezy większych, cięższych pierwiastków. W 2006 r. fizycy w Stanach Zjednoczonych i Rosji stworzyli pierwiastek 118. Siła odpychania dodatnio naładowanych protonów pierwiastka 118 wywarła ogromny nacisk na jego jądro i trwało ono nieco krócej niż milisekundę, zanim rozpadło się na lżejsze jądra.

Ten rozpad jest zwykle wykorzystywany do wykrywania nowych, ciężkich pierwiastków. Obserwując lekkie atomy helu wylatujące z jądra, badacze mogą wnioskować o masie pierwiastka macierzystego, mówi Herzberg. Ale, jak dodaje, „jeśli masz coś, co żyje miesiącami lub dłużej, nigdy nie zobaczysz tego rozpadu”.

Poszukiwanie stabilnych ciężkich pierwiastków wymaga innej techniki, mówi Amnon Marinov z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, który kierował współpracą, która twierdzi, że widział nowy pierwiastek.

Liczba atomowa 122

Zespół Marinova pobrał oczyszczoną próbkę toru i użył pola elektrycznego do przyspieszenia jąder. Następnie przepuszczono je przez magnes, którego pole wygięło lżejsze jądra bardziej niż cięższe. Technika ta, znana jako spektrometria masowa w polu plazmy, pozwala oddzielić najcięższe jądra od plew.

Wyniki wyraźnie wskazują na istnienie pierwiastka o liczbie atomowej 122, mówi Marinov. Uważa on, że taki pierwiastek może być stabilny przez setki milionów lat, ponieważ jego jądra są „hiperodkształcone”. Oznacza to, że jego 292 protony i neutrony są ułożone w kształt bardziej przypominający pigułkę niż kulę, co pomaga zapobiec jego rozpadowi.

Herzberg jest jednak głęboko sceptyczny co do tego twierdzenia. Wykrycie Marinova określa liczebność tego pierwiastka na mniej więcej jeden na bilion atomów toru, co jest stosunkowo słabym sygnałem. Zastosowana technika spektroskopii masowej, mówi Herzberg, mogła łatwo wychwycić cząsteczki organiczne, których liczne jądra mogą mieć masę pozorną pojedynczego superciężkiego pierwiastka. Takie cząsteczki mogłyby przedostać się do systemu z pomp próżniowych i innych urządzeń.

Nieprzekonani

Inne, podobne poszukiwania stabilnych pierwiastków jak dotąd dały wynik negatywny, podkreśla Herzberg. „Naprawdę chciałbym zobaczyć o wiele więcej dowodów na ich korzyść”, mówi.

Inni fizycy podzielają ten sceptycyzm. „Po stronie pozytywów mogę powiedzieć, że jest to 'potencjalnie przełomowe', ale po stronie negatywów może to być 'dzika spekulacja'” – mówi Phil Walker, fizyk jądrowy z University of Surrey w Wielkiej Brytanii. Jednak w opinii Walkera: „Na podstawie mojej wiedzy o tym, co Marinov publikował (i próbował publikować) w przeszłości, zaliczyłbym to do tej drugiej kategorii.”

Wyniki są „niezbyt przekonujące” zgadza się Robert Eichler, który prowadzi grupę zajmującą się ciężkimi pierwiastkami na Uniwersytecie w Bernie w Szwajcarii.

Ale Marinov pozostaje nieugięty, że widział nowy pierwiastek. Krytyka jest łatwa do obalenia, a on zamierza ją obalić, mówi. „Mam nadzieję, że uda mi się to opublikować”.