W poszukiwaniu atomowej wyspy stabilności

Odkąd Mendelejew odkrył, że właściwości pierwiastków układają się w regularny sposób, wiele ich cech można było po prostu przewidzieć. Niestety, nie wszystko i do dziś niektóre przewidywania nie zostały potwierdzone, choć intensywne badania trwają.

Wiele tajemnic kryje się jeszcze we właściwościach izotopów pierwiastków, czyli form posiadających różną liczbę neutronów w jądrze. Część izotopów jest stabilna, część się wolniej lub szybciej rozpada, ale pierwiastki cięższe od ołowiu nie posiadają w ogóle izotopów stabilnych, czyli są mniej lub bardziej promieniotwórcze.

Pierwiastki zyskują stabilność wtedy, gdy ich protony lub neutrony występują w pewnych określonych liczbach, czyli w pełni „zamykają" powłoki nukleonowe. Te liczby nazywane są magicznymi, a pierwiastek z obiema liczbami (protonów i neutronów) magicznymi będzie superstabilny. Tak głosi hipoteza tak zwanej „wyspy stabilności", której naukowcy szukają od lat. Przewidywana wyspa stabilności na układzie okresowym pierwiastków prezentuje się właśnie jako zamknięty obszar wśród izotopów niestabilnych.

Nad uzyskaniem stabilnych izotopów superciężkich pierwiastków pracuje międzynarodowy zespół, który choć nie dopłynął jeszcze do „wyspy", osiągnął wiele sukcesów. Pracuje w nim dwudziestu naukowców z Berkeley Lab, UC Berkeley, Lawrence Livermore National Laboratory, niemieckiego GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research, Oregon State University, i norweskiego Institute for Energy Technology; pod kierunkiem Heino Nitsche z Berkeley Lab's Nuclear Science Division (NSD).

Ostatnie ich osiągnięcie to uzyskanie sześciu nowych izotopów pierwiastków: ruthefordu (l.a. 104), seaborgu (106), hasu (108), darmsztadtu (110), copernicium (112) oraz nie posiadającego jeszcze nazwy pierwiastka o liczbie atomowej 114 (nazywanego tymczasowo od liczby protonów ununquadium). Nowe pierwiastki „produkuje" się przy pomocy cyklotronu, ta grupa używa 88-calowego cyklotronu w Berkeley. Nowe izotopy uzyskano bombardując tarcze z plutonu 242 (posiadającego 242 nukleony: protony i neutrony) strumieniem rozpędzonych cząsteczek ciężkiego wapnia 48. Poza intensywnym bombardowaniem ze ściśle określonymi parametrami poszukiwanie nowych izotopów wymaga odpowiedniej aparatury detektora, który odsieje nieprzydatne cząstki i wyłowi nieliczne interesujące, poszukiwane atomy.

Najciekawszym na razie osiągnięciem zespołu jest nowy izotop ununquadium (większość jego członków pracowała w zespole, który ten pierwiastek odkrył). Najcięższy do tej pory odkryty izotop to ununquadium 298, wywołuje on tak wiele zainteresowania, ponieważ zbliża się już do od dawna poszukiwanego ununquadium 298. Czemu akurat 298? Ponieważ, według dotychczasowych przewidywań taki właśnie izotop osiągnie mityczną wyspę stabilności, czyli nie będzie podlegał rozpadowi promieniotwórczego.

Sami członkowie zespołu studzą jednak entuzjazm i to z dwóch powodów. Po pierwsze, uważają, że do stworzenia ununquadium 289 posiadany przez nich cyklotron jest zbyt słaby i potrzebne będą większe moce. Po drugie, niektóre teorie przewidują, że stabilność mogą osiągnąć dopiero pierwiastki posiadające w jądrze 120 lub 126 protonów. A do nich jeszcze jest dość daleko. Wygląda więc, że odyseja po morzu izotopów w poszukiwaniu wyspy stabilności jeszcze potrwa.

izotopy pierwiastków wyspa stabilności magiczna liczba ununquadium Lawrence Berkeley National Laboratory Heino Nitsche