Nowa era w tworzeniu pierwiastków
Dotychczasowe techniki oparte na wiązce izotopu wapnia-48 wyczerpały swój potencjał. Jak przyznają sami naukowcy, napotkano barierę, której nie dało się przeskoczyć tradycyjnymi metodami. Problemem okazała się dostępność odpowiednich materiałów. Do stworzenia kolejnych pierwiastków potrzebne byłyby substancje takie jak einsteinium czy fermium, których po prostu nie da się wyprodukować w wystarczających ilościach. Rozwiązanie przyszło z nieoczekiwanej strony. Zespół badawczy postanowił wykorzystać tytan-50, czyli izotop posiadający 22 protony i 28 neutronów, który okazał się zarówno stabilny, jak i niezwykle skuteczny. Przygotowanie wiązki wymagało jednak skomplikowanych procedur, w tym redukcji tlenku tytanu-50 do czystej postaci i przetworzenia go w wiązkę jonów w specjalistycznym piecu.
Czytaj też: To jeden z najbardziej stabilnych pierwiastków znanych nauce. W czym tkwi jego sekret?
Eksperyment trwał 22 dni, w czasie których wiązka tytanu-50 nieprzerwanie bombardowała folię plutonową. Rezultat? Powstały zaledwie dwa atomy pierwiastka 116, znanego jako livermorium. Dla laika może to brzmieć jak niewielki sukces, lecz w świecie fizyki jądrowej każde takie osiągnięcie to prawdziwy przełom.
Ta reakcja nigdy wcześniej nie została zademonstrowana, a prezentacja jej możliwości była kluczowe, zanim rozpoczęliśmy naszą próbę stworzenia pierwiastka 120 – wyjaśnia Jacklyn Gates, główna autorka badania
Naukowcy zmierzyli przekrój czynny produkcji na poziomie 0,44 pikobarów przy energii centrum masy wynoszącej 220 MeV. Co ważne, obserwowano nie tylko sam pierwiastek 116, ale także cząstki potomne powstałe w wyniku radioaktywnego rozpadu.
Statystyczna pewność i nowe wyzwania
Zespół badawczy nie pozostawia wątpliwości co do wiarygodności swoich obserwacji. Jak twierdzą, prawdopodobieństwo błędu wynosi zaledwie jeden na bilion, co w świecie fizyki cząstek uznaje się za pełne potwierdzenie odkrycia. Teraz przed naukowcami stoi jeszcze większe wyzwanie: stworzenie pierwiastka 120. Będzie to wymagało użycia tej samej wiązki tytanu-50 w połączeniu z tarczą z kalifornu-249. Szacuje się, że proces ten może zająć około dziesięciu razy więcej czasu niż w przypadku pierwiastka 116.
Czytaj też: Układ okresowy wkrótce może się powiększyć. Chiński przełom w syntezie pierwiastków superciężkich
Potrzebowaliśmy, aby natura była łaskawa i natura była łaskawa. Sądzimy, że stworzenie pierwiastka 120 zajmie około 10 razy dłużej niż 116. Nie jest to łatwe, ale teraz wydaje się to wykonalne – zauważa Reiner Kruecken, współautor badania
Poszukiwanie pierwiastka 120 to nie tylko pogoń za kolejnym rekordem. Teoretycy sugerują, iż może on znajdować się w pobliżu tzw. wyspy stabilności, czyli hipotetycznego obszaru w układzie okresowym, gdzie superciężkie izotopy mogą charakteryzować się znacznie dłuższym czasem życia niż obecnie znane pierwiastki. Obecnie stworzone superciężkie atomy istnieją zaledwie przez mikrosekundy, co uniemożliwia dokładne zbadanie ich właściwości. Gdyby udało się osiągnąć tę wyspę stabilności, to możliwe stałoby się poznanie unikalnych cech tych egzotycznych form materii. Lawrence Berkeley National Laboratory ma już na koncie odkrycie 16 ze 118 znanych pierwiastków, a badania nad pierwiastkiem 120 mają już wyjątkowo szeroki charakter.