Zamiast tradycyjnie wykorzystywanego izotopu wapnia-48, badacze z Uniwersytetu Xi’an Jiaotong proponują wykorzystanie znacznie bardziej dostępnego a przede wszystkim tańszego argonu-40 w eksperymentach mających na celu syntezę nowych pierwiastków. Nowe podejście może nie tylko znacznie obniżyć koszty eksperymentów, ale również zwiększyć efektywność syntezy.
Pierwiastki superciężkie – o liczbach atomowych wyższych niż 104 – nie występują naturalnie na Ziemi i są wyjątkowo niestabilne. Ich istnienie można potwierdzić jedynie poprzez sztuczne ich wytworzenie w warunkach laboratoryjnych. Naukowcy osiągają to, wykorzystując akceleratory cząstek, w których bombardują ciężkie jądra atomowe lżejszymi od nich jonami. W wyniku fuzji powstaje nietrwałe jądro, które szybko traci nadmiar energii, emitując cząstki – proces znany jako fuzja z odparowaniem.
Czytaj także: Nigdy wcześniej nie udało się go stworzyć. Naukowcy walczą z ciężkim pierwiastkiem
Dotychczas dominującą rolę w takich eksperymentach odgrywał izotop wapnia-48. Jego unikalne właściwości – wysoka zawartość neutronów i korzystna struktura jądrowa – pozwalały na skuteczną produkcję pierwiastków takich jak flerow, moskow czy liwermor. Problem jednak w tym, że sam wapń-48 jest rzadki i niezwykle kosztowny, co stanowi poważne ograniczenie w rozwoju badań nad nowymi pierwiastkami.
I tutaj właśnie wchodzi zespół prof. Hong-Fei Zhanga, który opracował alternatywne podejście bazujące na teoretycznych modelach reakcji jądrowych.
Naukowcy zaproponowali wykorzystanie argonu-40 – izotopu powszechnie występującego i łatwego do pozyskania – jako pocisku do bombardowania ciężkich jąder atomowych, takich jak berkel-249 (²⁴⁹Bk). Szczególną uwagę poświęcono reakcji, która może prowadzić do powstania izotopu ²⁸⁶Mc (moskow), który może okazać się ogniwem pośrednim w syntezie niepotwierdzonego jeszcze pierwiastka 119.
Modelowanie wykazało, że reakcja ⁴⁰Ar + ²⁴⁹Bk może osiągnąć stosunkowo wysoki przekrój czynny (ang. cross-section) dla produktu końcowego, wynoszący 7,9 pikobarnów – co sugeruje realne szanse powodzenia syntezy. Warto tutaj podkreślić, że ogromna różnica masy między argonem a jądrem docelowym sprzyja efektywniejszemu tworzeniu jądra złożonego.
Czytaj także: Skąd się wzięły ciężkie pierwiastki? Nowe ustalenia kompletnie odwróciły sytuację
Badania wskazują, że argon-40 nie tylko może dorównać, ale w niektórych przypadkach nawet przewyższyć skuteczność wapnia-48. Dzięki niższym kosztom i większej dostępności argon może okazać się kluczem do tworzenia kolejnych niewidzianych jeszcze pierwiastków układu okresowego.
Już powyższe odkrycie samo w sobie wskazuje wyraźnie na to, że zawsze warto poszukiwać nowych rozwiązań, nawet tam, gdzie teoretycznie mamy już wydajne rozwiązanie. Może się bowiem okazać, że nowa metoda, nie tylko pozwala taniej wykonywać dotychczasowe eksperymenty, ale także może otworzyć wrota do zupełnie nowych odkryć, które dotychczas wydawały się nieosiągalne.