Objev prvku 120 možný po průlomu titanového paprsku

Vědci z Berkeley Lab použili titanový paprsek k vytvoření atomů prvku 116. Nejen, že to představuje nový způsob, jak vyrobit super vzácný prvek, ale je to důkaz konceptu, že by brzy mohli potenciálně vytvořit as- dosud neobjevený prvek 120, který může být stabilní.

Periodická tabulka uspořádává prvky na základě jejich atomového čísla nebo počtu protonů, které má každý prvek ve svém jádru. Zatímco prvních 94 prvků na grafu se nachází v přírodě, všechny těžší než ty byly vytvořeny pouze v laboratoři sloučením existujících prvků dohromady.

Na papíře to zní poměrně jednoduše: pokud chcete prvek konkrétního atomového čísla, stačí rozbít dva další prvky, které mají dohromady tolik protonů. Aby například vytvořili prvek oganesson, který má 118 protonů, vědci obvykle vystřelí paprsek vápníku (s 20 protony) na cíl vyrobený z kalifornia (s 98 protony).

Vystřelení vápenatého paprsku na různé cíle je způsob, jakým byly supertěžké prvky 112 až 118 poprvé syntetizovány. Očekává se, že více prvků leží za okrajem periodické tabulky, ale bohužel kalifornium je nejtěžší prvek, který lze použít jako cíl – ty další jsou příliš nestabilní.

Takže pokud nemůžete změnit cíl, vyměňte projektil. To je to, co nyní tým Berkeley Lab udělal a získal dva protony navíc zvýšením paprsku z vápníku na titan, který má 22 protonů. Udělat to však není tak snadné, jak to zní.

Za prvé, proces vyžaduje titan-50, vzácný izotop, který tvoří pouze asi 5 % veškerého přírodního titanu na Zemi. Ten se poté zahřeje ve specializované peci, která jej natočí až na téměř 3 000 °F (1 649 °C), čímž se titan odpaří. Iontový zdroj produkuje plazmu nabitého titanu, které lze následně zpracovat do paprsku a vystřelit na cíl.

Toto je poprvé, co byl titanový paprsek použit v experimentech, jako je tento, takže tým otestoval, že funguje, vypálil jej na cíl vyrobený z plutonia, který má 94 protonů. To má za následek produkci prvku 116, livermorium. A opravdu, tým detekoval nepolapitelný prvek, i když velmi zřídka: během 22denního experimentu byly vyrobeny pouze dva atomy látky.

Jenny Nuss/Berkeley Lab

S tímto důkazem koncepce nyní tým plánuje použít titanový paprsek k pátrání po předpokládaném prvku 120. Toho lze dosáhnout vypálením titanu na kaliforniový cíl – i když se očekává, že to bude ještě vzácnější jev.

„Myslíme si, že výroba 120 bude trvat asi 10krát déle než 116,“ řekl Reiner Kruecken, ředitel divize jaderné vědy v Berkeley Lab. „Není to snadné, ale nyní se to zdá proveditelné.“

Pokud by byl objeven, předpokládá se, že prvek 120 (nebo Unbinilium, abych použil jeho zástupný název) je kovem alkalických zemin a bude sedět v aktuálně prázdné osmé řadě periodické tabulky vedle rovněž neobjeveného prvku 119.

Ale co je nejzajímavější, prvek 120 má dobrou šanci být na „ostrovu stability“. Supertěžké prvky mají obvykle velmi krátké poločasy, což znamená, že se rozpadají v řádu milisekund, což ztěžuje jejich studium a je v podstatě nepraktické pro jakékoli použití v reálném světě. Ale bylo předpovězeno, že některé izotopy těchto prvků by mohly mít právě správný počet neutronů, aby celou věc vyrovnaly a stabilizovaly ji na minuty nebo dokonce dny. Pokud ano, prvek 120 by proto mohl být nejužitečnějším novým prvkem vytvořeným za poměrně dlouhou dobu.

Vědci by mohli začít s experimenty již v roce 2025, i když výroba atomů prvku 120 může ještě několik let trvat.

Výzkum byl předložen do časopisu Fyzické kontrolní dopisy.

Zdroj: Lawrence Berkeley National Laboratory