Ιάπωνες φυσικοί ισχυρίζονται ότι η παρατήρηση του νέου υπερβαρύ στοιχείου είναι αποφασιστική

Ο ισχυρισμός ακούγεται αρκετά απλός:Οι φυσικοί στην Ιαπωνία λένε ότι έχουν φτιάξει ένα νέο υπερβαρύ άτομο, το στοιχείο 113, το οποίο βρίσκεται στο όριο του περιοδικού πίνακα. Ωστόσο, το παρασκήνιο είναι πολύ πιο περίπλοκο. Και δείχνει πόσο απόκρυφη μπορεί να είναι η επιχείρηση εντοπισμού νέων υπερβαρέων στοιχείων.

Δεν είναι η πρώτη φορά που οι φυσικοί ισχυρίζονται την ανακάλυψη του στοιχείου 113. Μια συνεργασία ερευνητών από το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια και το Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας στη Ντούμπνα της Ρωσίας, ανέφερε την παραγωγή του στοιχείου το 2003. Η ιαπωνική ομάδα, η οποία βασίζεται στο RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science στο Wako, έκανε παρόμοιο ισχυρισμό το 2004. Αλλά κανένα από αυτά τα αποτελέσματα δεν ήταν πειστικό, λένε οι ερευνητές. Η ομάδα RIKEN έχει τώρα μια "πολύ ισχυρή υπόθεση", λέει ο Christoph Düllmann, πυρηνικός χημικός στο εργαστήριο πυρηνικής έρευνας GSI στο Darmstadt της Γερμανίας. "Σαφώς πρέπει να τους συγχαρούμε. Αυτό χρειάστηκε χρόνια και χρόνια δουλειάς." Άλλοι λένε ότι επιφυλάσσονται να κρίνουν ποιος θα πρέπει να λάβει τα εύσημα για την ανακάλυψη.

Η χημική ταυτότητα ενός στοιχείου καθορίζεται από τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα του - τον ατομικό του αριθμό. Όλα τα στοιχεία με ατομικό αριθμό μεγαλύτερο από το 92 του ουρανίου δεν υπάρχουν φυσικά στη Γη και πρέπει να παράγονται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, πυρηνικές εκρήξεις ή χρησιμοποιώντας επιταχυντές σωματιδίων. Η παράδοση είναι ότι όποιο εργαστήριο κάνει ένα νέο στοιχείο μπορεί να προτείνει το όνομά του και ως εκ τούτου έχουμε ήδη dubnium (στοιχείο 105), darmstadtium (στοιχείο 110) και berkelium (στοιχείο 97) μετά το εργαστήριο Lawrence Berkeley, το τρίτο εργαστήριο που έχει κυριαρχήσει το πεδίο των υπερβαρέων στοιχείων. Οι ερευνητές του RIKEN είναι τα νέα παιδιά στο μπλοκ και το στοιχείο 113, εάν επιβεβαιωθεί, θα ήταν η πρώτη τους επίσημη ανακάλυψη.

Οι φυσικοί κατασκευάζουν υπερβαριά στοιχεία παίρνοντας ένα φιλμ στόχο από ένα βαρύ μέταλλο και βομβαρδίζοντάς το με μια δέσμη ελαφρύτερων πυρήνων. Πολύ σπάνια, ένα από τα βλήματα χτυπά κατά μέτωπο έναν πυρήνα και σχηματίζει έναν σύνθετο πυρήνα που πετάει έξω από το φύλλο από τη δύναμη της σύγκρουσης. Ο πυρήνας θα φτύσει μερικά νετρόνια για να αποβάλει την περίσσεια ενέργειας πριν φτάσει στον ανιχνευτή, ένα μπλοκ πυριτίου με βαριά όργανα. Μόλις βρεθεί εκεί, οι ερευνητές μπορούν να ανιχνεύσουν το χρονοδιάγραμμα τυχόν αποσύνθεσης και την ενέργεια των προϊόντων αποσύνθεσης.

Εάν ο πυρήνας απλώς χωρίζεται ή «σχίζεται», λέει λίγα στους ερευνητές. Μαθαίνουν περισσότερα εάν αντ 'αυτού εκπέμπει ένα σωματίδιο άλφα (δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια) για να δημιουργήσει έναν «θυγατρικό πυρήνα» και στη συνέχεια αυτό εκπέμπει ένα άλλο άλφα και ούτω καθεξής. Ο χρόνος και οι ενέργειες των διασπάσεων άλφα αποκαλύπτουν τις ταυτότητες όλων των μελών της αλυσίδας πίσω στον αρχικό πυρήνα. Και αν ένα μέλος της αλυσίδας είναι ένας πυρήνας που έχει μελετηθεί προηγουμένως, τότε οι ιδιότητες διάσπασής του αγκυρώνουν ολόκληρη την ακολουθία στην πραγματικότητα.

Αυτή η διάσπαση αγκύρωσης έλειπε στην αναζήτηση του στοιχείου 113. Το 2003, η ομάδα Dubna ισχυρίστηκε ότι έφτιαξε ένα άτομο του βομβαρδίζοντας το αμερίκιο με ασβέστιο για να παραχθεί ένα άτομο του στοιχείου 115, το οποίο στη συνέχεια διασπάστηκε γρήγορα στο 113 και στη συνέχεια ελαφρύτερα στοιχεία . Η ομάδα αργότερα βρήκε άλλες τρεις παρόμοιες αλυσίδες. Οι ερευνητές του RIKEN χρησιμοποιούν μια ελαφρώς διαφορετική τεχνική στην οποία χτυπούν τον ψευδάργυρο σε βισμούθιο, ανιχνεύοντας ένα άτομο του στοιχείου 113 το 2004 και ένα άλλο το 2005. Αλλά καμία από τις αλυσίδες διάσπασης που ανιχνεύθηκαν δεν περιελάμβανε διάσπαση αγκύρωσης. Έτσι πέρυσι, η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) και η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Φυσικής (IUPAP), οι φύλακες του περιοδικού πίνακα, αποφάσισαν ότι καμία από τις δύο ομάδες δεν μπορούσε να διεκδικήσει την ανακάλυψη.

Ο Kosuke Morita, αρχηγός της ομάδας RIKEN, λέει ότι το νέο αποτέλεσμα της ομάδας του - μια και μοναδική αποσύνθεση - ξεπερνά αυτές τις ελλείψεις. Οι δύο πρώτες διασπάσεις της ομάδας εξέπεμψαν άλφα τέσσερις φορές για να δημιουργήσουν έναν πυρήνα ντουβινίου με ατομικό βάρος 262, ο οποίος στη συνέχεια χωρίστηκε με σχάση. Αλλά το dubnium-262 είναι γνωστό ότι έχει μια εναλλακτική διαδρομή διάσπασης που περιλαμβάνει περισσότερες διασπάσεις άλφα. Και το τρίτο άτομο της ομάδας του Μορίτα ακολούθησε αυτό το μονοπάτι, διασπώνται στο προηγουμένως μελετημένο lawrencium-258 ακολουθούμενο από μεντελέβιο-254 και στη συνέχεια σχάση, όπως αναφέρουν οι ερευνητές αυτήν την εβδομάδα στο Journal of the Physical Society of Japan . "Ο Morita και η ομάδα έχουν μια πολύ καλή αξίωση. Είναι ένα πολύ καλό σημείο προσγείωσης σε γνωστά ισότοπα", λέει ο Heino Nitsche του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Berkeley στην Καλιφόρνια.

Παιχνίδι, σετ και αγώνα; ΟΧΙ ακριβως. Οι ερευνητές της Dubna έχουν επίσης συγκεντρώσει πρόσθετα στοιχεία για να υποστηρίξουν τον ισχυρισμό τους, τα οποία υπέβαλαν στην IUPAC και την IUPAP νωρίτερα αυτό το έτος. Οι ερευνητές της Dubna έχουν φτιάξει τώρα συνολικά 56 άτομα του στοιχείου 113 με πέντε διαφορετικές μάζες, λέει ο επικεφαλής της ομάδας Yuri Oganessian. Επειδή η ομάδα Dubna χρησιμοποίησε διαφορετικό στόχο και βλήμα από τους Ιάπωνες, όλες οι αλυσίδες αποσύνθεσής τους καταλήγουν στη σχάση του dubnium. Ωστόσο, η χημεία του ντουβινίου είχε μελετηθεί προηγουμένως, έτσι η ομάδα μπόρεσε να αναγνωρίσει αυτό το τελευταίο μεμονωμένο άτομο στην αλυσίδα διάσπασης με χημικά μέσα προτού διαλυθεί. «Πρέπει να τους επαινείτε», λέει ο Nitsche. "Αλλά τα αποτελέσματα δεν είναι μονοσήμαντα. Υπάρχουν μερικοί ειδικοί που δεν είναι απόλυτα πεπεισμένοι."

Ο Oganessian αρνείται να πει ποιος πιστεύει ότι η IUPAC και η IUPAP πρέπει να πιστώσουν την ανακάλυψη. «Θα ήταν ανήθικο και λανθασμένο να συζητάμε τα θέματα που συνδέονται άμεσα με το έργο των ειδικών πριν πάρουν την απόφασή τους», λέει. Σημειώνει, ωστόσο, ότι τα στοιχεία 114 και 116 έχουν πιστωθεί χωρίς την επίδειξη φθοράς της άγκυρας. Τελικά, η απόφαση μπορεί να είναι θέμα επιστημονικού γούστου, λέει ο Düllmann της GSI:"Στο τέλος συνοψίζεται σε ποιον [είδος αποδείξεων] αρέσει περισσότερο η IUPAC;"