Η επιστήμη έχει φτάσει στο όριο ενός πολύ επιτυχημένου τρόπου δημιουργίας νέων στοιχείων σε εργαστηριακή κλίμακα. Σε νέα έρευνα, επιστήμονες ερευνούν την παραγωγή πιο βαρέων στοιχείων που θα μπορούσαν να έχουν νέες χρήσεις και ιδιότητες.
Το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley ανακοίνωσε έναν νέο αξιόπιστο τρόπο για την παραγωγή του στοιχείου 116 (Livermorium). Τα αποτελέσματα, τα οποία έγιναν εφικτά με τη χρήση μιας δέσμης τιτανίου για την ακτινοβόληση ενός δείγματος, θα μπορούσαν να αποτελούν ένδειξη προσέγγισης της, έως τώρα άπιαστης, «island of stability», όπου θεωρητικά υποθέτουμε ότι υπάρχουν στοιχεία βαρύτερα από τα έως τώρα γνωστά, τα οποία όμως θα είναι σταθερά και δεν θα διασπώνται άμεσα μέσω ραδιενεργών διαδικασιών. Σε πιο άμεσο χρονικό ορίζοντα, η τεχνική που χρησιμοποίησαν οι ερευνητές, μπορεί να μας οδηγήσει σύντομα στη δημιουργία του στοιχείου 120.
Πολλοί από εμάς θυμούνται μια εποχή που ο περιοδικός πίνακας διέθετε μερικά περίεργα κενά σημεία. Η ηλικία σας καθορίζει ποια από αυτά τα λευκά σημεία θυμάστε, επειδή η ανακάλυψη στοιχείων δεν συνέβη με απόλυτη αριθμητική σειρά. Η διαθεσιμότητα τους εξαρτάται από την τοποθεσία, τη σταθερότητα και την προσβασιμότητα τόσο των μορφών που συναντώνται σε φυσική μορφή, όσο και από τη μέθοδο διαχωρισμού τους.
Μετά από ένα ορισμένο σημείο, τα στοιχεία μεταβαίνουν από φυσικά απαντώμενα σε εργαστηριακά παραγόμενα. Αυτά τα στοιχεία μπορεί να υπάρχουν κάπου στο σύμπαν, αλλά στη Γη δεν υπάρχουν οι χαμηλές θερμοκρασίες, οι αρκετά υψηλές πιέσεις και οι λοιπές φυσικές παράμετροι που θα δημιουργήσουν τις συνθήκες εκείνες ώστε τα στοιχεία αυτά να είναι σταθερά εκτός εργαστηρίου. Ωστόσο εργαστήρια όπως αυτό στο Berkeley, χρησιμοποιούν όλο και πιο προηγμένες τεχνολογίες για να εισάγουν περισσότερα πρωτόνια μέσα στους ατομικούς πυρήνες, προκειμένου να δημιουργήσουν νέα στοιχεία.
Στη νέα έρευνα, μια μεγάλη ομάδα επιστημόνων εξηγεί ότι έχουμε φτάσει στα όρια της τρέχουσας μεθόδου για τη δημιουργία νέων βαρέων στοιχείων. Το πιο βαρύ στοιχείο που έχει ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα, το στοιχείο 118 (Oganesson), παρήχθη χρησιμοποιώντας μια δέσμη σωματιδίων ισοτόπου ασβεστίου 48 το οποίο διαθέτει 20 πρωτόνια και 28 νετρόνια.
Ταυτόχρονα, έχουν πλέον εξαντληθεί τα στοιχεία που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ως στόχους για το ασβέστιο 48 για να παράγουμε νέα στοιχεία. Ενώ είναι αλήθεια ότι χρειάζεται μόνο να συνεχίσουμε να εισάγουμε πρωτόνια στους υπάρχοντες πυρήνες, τα άτομα με τα οποία ξεκινάμε πρέπει να έχουν πολλά πρωτόνια για να υποστηρίξουν αυτήν την αντίδραση.
Για να παραχθούν τα στοιχεία 119 ή 120, εξηγούν οι ερευνητές, θα χρειάζονταν Αϊνσταΐνιο (einsteinium 99) ή Φέρμιο (fermium 100). «Δυστυχώς, κανένα από αυτά τα στοιχεία δεν μπορεί να παραχθεί σε επαρκείς ποσότητες για την παραγωγή ενός κατάλληλου στόχου».
Συνεπώς, ποιο μπορεί να είναι το επόμενο λογικό βήμα; Στο πλαίσιο της φυσικής χημείας (physical chemistry), φαίνεται να είναι το τιτάνιο.
Το ισότοπο τιτάνιο 50 έχει 22 πρωτόνια και 28 νετρόνια και είναι πολύ σταθερό. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν οξειδιο του τιτανίου 50, το οποίο αφού ανήγαγαν σε τιτάνιο 50, το μετέτρεψαν σε μία δέσμη ιόντων, χρησιμοποιώντας έναν ειδικό φούρνο. Για μια περίοδο 22 ημερών, η δέσμη ακτινοβολούσε ένα φύλλο πλουτωνίου και πυροδότησε τις πυρηνικές αντιδράσεις που δημιουργούν το στοιχείο 116 (Livermorium). Ιδια;iτερα σημαντική ήταν η σταθερότητα της δέσμης ιόντων και η απόδοση της.
Η δέσμη τιτανίου 50 που χρησιμοποιήθηκε είναι μία επιτυχία σε επίπεδο απόδειξης της ιδέας μετά από μια περίοδο εντατικής έρευνας και πειραματισμών. Σε σχέση με το έως τώρα χρησιμοποιούμενο ασβέστιο 48, η δέσμη τιτανίου 50 έχει νέα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και οι δυνατότητες της είναι ακόμη καλύτερες μακροπρόθεσμα.
Ίσως αναρωτιέστε γιατί αυτά τα βαρέα στοιχεία αξίζουν όλη αυτή την έρευνα και τον πειραματισμό. Το θέμα είναι ότι απλά δεν ξέρουμε ακόμα τι μπορεί να συμβεί όταν χρησιμοποιούμε αυτά τα εξαιρετικά και παράξενα στοιχεία. Οι επιστήμονες θέλουν να ανακαλύψουν αν υπάρχουν ιδιότητες και περιπτώσεις χρήσης για αυτά τα νέα στοιχεία που δεν μπορούμε καν να φανταστούμε σήμερα.
Ωστόσο, μπορούμε να παράξουμε μόνο μερικά άτομα κάθε φορά, τα οποία διαρκούν για μόλις μικροδευτερόλεπτα προτού τα επιπλέον πρωτόνια εγκαταλείψουν τον πυρήνα του νέου στοιχείου, Με αυτό τον τρόπο, είναι αδύνατο να γίνει περαιτέρω έρευνα για τις ιδιότητες αυτών των νέων στοιχείων.
Για δεκαετίες, οι επιστήμονες έχουν προβλέψει την ύπαρξη μιας νησίδας σταθερότητας στον εκτεταμένο κατάλογο των στοιχείων και των ισοτόπων τους. Το να προσπαθούμε να φτιάχνουμε πυρήνες με όλο και περισσότερα πρωτόνια είναι εγγενώς ασταθές επειδή τα πρωτόνια ενεργούν σαν τα λάθος άκρα ενός μαγνήτη.
Ωστόσο, νέα στοιχεία και πιθανά ισότοπα τους που περιλαμβάνονται στην υποθετική νησίδα της σταθερότητας, θα διαρκούν πολύ περισσότερο χωρίς να αποσυντίθενται. Υπάρχουν επιστημονικές εξηγήσεις για αυτό, συμπεριλαμβανομένων θεωριών για στρώματα σωματιδίων στον πυρήνα και «μαγικούς αριθμούς» πρωτονίων και νετρονίων που μπορεί να είναι σταθεροί σε συνδυασμό.
Εάν μπορέσουμε να κατασκευάσουμε εξαιρετικά βαρέα στοιχεία τα οποία είναι σταθερά, οι επιστήμονες μπορεί να είναι σε θέση να παράξουν πολύ μεγαλύτερα δείγματα που μπορούν να υποβληθούν σε διάφορες πειραματικές δοκιμές. Τα στοιχεία είχαν πάντα την ικανότητα να μας εκπλήσσουν, όπως ο υδράργυρος, που είναι ένα υγρό μέταλλο σε θερμοκρασία δωματίου, το βισμούθιο, το οποίο πάντοτε απωθεί τους μαγνήτες και ο χαλκός, ο οποίος είναι υπεύθυνος για σχεδόν ένα ουράνιο τόξο από φυσικά χρώματα από μόνος του.
Ποιος όμως είναι ο υδράργυρος ή το βισμούθιο των υπερβαρέων στοιχείων; Μπορούμε να μάθουμε μόνο όταν υπάρχουν αρκετές ποσότητες από αυτά για να πειραματιστούμε. Η δέσμη τιτανίου 50, ή κάτι παρόμοιο εμπνευσμένο από αυτήν, θα μπορούσε να φέρει στο φως τα επόμενα έξι υπερβαρέα στοιχεία και ένα ή περισσότερα από αυτά θα μπορούσε να είναι το ιερό δισκοπότηρο της σταθερότητας που αναζητούμε.
Με πληροφορίες από popularmechanics.com
