Znajdź zawartość

Naukowcy poszukujący „wyspy stabilności” odkryli nowy izotop darmsztadu i nowy stan wzbudzony kopernika-282. Stwierdzili jednocześnie, że „wyspy” należy szukać nie tam, gdzie przewidywały wcześniejsze teorie, ale nieco dalej. Wyprawa do wyspy stabilności obrała nowy kurs, stwierdził Anton Såmark-Roth z Uniwersytetu w Lund. W latach 60. pojawiły się teorie dotyczące możliwego istnienia superciężkich pierwiastków. Stwierdzono wtedy, że w okolicy nieznanego jeszcze wówczas pierwiastka o liczbie atomowej 114 powinna istnieć „wyspa stabilności”, gdzie superciężkie pierwiastki będą trwały dłużej. Najcięższym występującym w naturze pierwiastkiem jest uran, którego jądro zawiera 92 protony i 146 neutronów. Jądra cięższych pierwiastków, z powodu wzrastającej liczby protonów, są coraz bardziej niestabilne. Rozpadają się więc coraz szybciej, w ułamku sekundy. Jeśli jednak w jądrze pojawi się „magiczna liczba” protonów i/lub netronów, jądro takie staje się stabilne. Niedawno informowaliśmy, że CERN bada magię liczby 32. Pod koniec lat 60. fizycy teoretyczni przewidywali, że taka wyspa stabilności powinna istnieć wokół pierwiastka o liczbie atomowej 114. Obecnie najcięższym znanym nam pierwiastkiem jest zsyntetyzowany w 2002 roku oganeson. Jego liczba atomowa to 118. Bardzo trudno jest go uzyskać, a jeszcze trudniej badać, gdyż czas półrozpadu tego pierwiastka to około 1 milisekundy. To Święty Graal fizyki atomowej. Wielu naukowców marzy o odkryciu czegoś tak egzotycznego, jak długotrwały, a może nawet stabilny, superciężki pierwiastek, mówi Anton Såmark-Roth. Wszedł on w skład międzynarodowego zespołu pracującego pod kierunkiem profesora Dirka Rudolpha z Uniwersytetu w Lund. Naukowcy wzięli na warsztat pierwiastek flerow o liczbie atomowej 114, a konkretnie jego dwa lżejsze izotopy flerow-288 i flerow-286. W niemieckim Centrum Badań nad Ciężkimi Jonami (GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung) uczeni użyli synchrotronu, za pomocą którego przyspieszali do 10% prędkości światła atomy wapnia-48 i bombardowali nimi pluton-244. W ten sposób otrzymywali pojedyncze atomy flerowa i obserwowali ich rozpad. W czasie 18-dniowego eksperymentu zaobserwowali kilkadziesiąt takich rozpadów. W czasie badań zauważyli nowe, nieznane dotychczas drogi rozpadu tego pierwiastka. Szczególnie interesujące były dwie. Pierwsza z nich, w ramach której flerow-288 rozpadał się do kopernika-284, a ten do nieznanego wcześniej darmstadu-280. W drugim interesującym łańcuchu zaobserwowano rozpad flerowu-286 do wzbudzonego kopernika-282, który zawierał parzystą liczbę protonów i parzystą neutronów. Nigdy wcześniej nie zauważono takiego zjawiska we wzbudzonym superciężkim jądrze. Obserwacja obu tych łańcuchów oraz istnienie wzbudzonego kopernika-282 pozwala na opracowanie nowych modeli teoretycznych dotyczących zarówno flerowa-298, jak i wyspy stabilności. To były trudne, ale bardzo udane badania. Teraz wiemy, że wyspy stabilności powinniśmy poszukiwać nie w okolicach 114., ale 120. pierwiastka, który jeszcze nie został odkryty, mówi Såmark-Roth. « powrót do artykułu

Odkąd Mendelejew odkrył, że właściwości pierwiastków układają się w regularny sposób, wiele ich cech można było po prostu przewidzieć. Niestety, nie wszystko i do dziś niektóre przewidywania nie zostały potwierdzone, choć intensywne badania trwają. Wiele tajemnic kryje się jeszcze we właściwościach izotopów pierwiastków, czyli form posiadających różną liczbę neutronów w jądrze. Część izotopów jest stabilna, część się wolniej lub szybciej rozpada, ale pierwiastki cięższe od ołowiu nie posiadają w ogóle izotopów stabilnych, czyli są mniej lub bardziej promieniotwórcze. Pierwiastki zyskują stabilność wtedy, gdy ich protony lub neutrony występują w pewnych określonych liczbach, czyli w pełni „zamykają" powłoki nukleonowe. Te liczby nazywane są magicznymi, a pierwiastek z obiema liczbami (protonów i neutronów) magicznymi będzie superstabilny. Tak głosi hipoteza tak zwanej „wyspy stabilności", której naukowcy szukają od lat. Przewidywana wyspa stabilności na układzie okresowym pierwiastków prezentuje się właśnie jako zamknięty obszar wśród izotopów niestabilnych. Nad uzyskaniem stabilnych izotopów superciężkich pierwiastków pracuje międzynarodowy zespół, który choć nie dopłynął jeszcze do „wyspy", osiągnął wiele sukcesów. Pracuje w nim dwudziestu naukowców z Berkeley Lab, UC Berkeley, Lawrence Livermore National Laboratory, niemieckiego GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research, Oregon State University, i norweskiego Institute for Energy Technology; pod kierunkiem Heino Nitsche z Berkeley Lab's Nuclear Science Division (NSD). Ostatnie ich osiągnięcie to uzyskanie sześciu nowych izotopów pierwiastków: ruthefordu (l.a. 104), seaborgu (106), hasu (108), darmsztadtu (110), copernicium (112) oraz nie posiadającego jeszcze nazwy pierwiastka o liczbie atomowej 114 (nazywanego tymczasowo od liczby protonów ununquadium). Nowe pierwiastki „produkuje" się przy pomocy cyklotronu, ta grupa używa 88-calowego cyklotronu w Berkeley. Nowe izotopy uzyskano bombardując tarcze z plutonu 242 (posiadającego 242 nukleony: protony i neutrony) strumieniem rozpędzonych cząsteczek ciężkiego wapnia 48. Poza intensywnym bombardowaniem ze ściśle określonymi parametrami poszukiwanie nowych izotopów wymaga odpowiedniej aparatury detektora, który odsieje nieprzydatne cząstki i wyłowi nieliczne interesujące, poszukiwane atomy. Najciekawszym na razie osiągnięciem zespołu jest nowy izotop ununquadium (większość jego członków pracowała w zespole, który ten pierwiastek odkrył). Najcięższy do tej pory odkryty izotop to ununquadium 298, wywołuje on tak wiele zainteresowania, ponieważ zbliża się już do od dawna poszukiwanego ununquadium 298. Czemu akurat 298? Ponieważ, według dotychczasowych przewidywań taki właśnie izotop osiągnie mityczną wyspę stabilności, czyli nie będzie podlegał rozpadowi promieniotwórczego. Sami członkowie zespołu studzą jednak entuzjazm i to z dwóch powodów. Po pierwsze, uważają, że do stworzenia ununquadium 289 posiadany przez nich cyklotron jest zbyt słaby i potrzebne będą większe moce. Po drugie, niektóre teorie przewidują, że stabilność mogą osiągnąć dopiero pierwiastki posiadające w jądrze 120 lub 126 protonów. A do nich jeszcze jest dość daleko. Wygląda więc, że odyseja po morzu izotopów w poszukiwaniu wyspy stabilności jeszcze potrwa.