Descubren nuevo isótopo superpesado en Rusia

Fábrica de nuevos elementos

 

No existen en la naturaleza elementos estables con un número atómico (que corresponde al número de protones en el núcleo) superior a 92, es decir, más pesados ​​que el uranio. Todos los elementos transuránicos tienen una vida corta. Los físicos los observan en reactores nucleares, y los elementos superpesados ​​(SHE) a partir del número 100 y superiores sólo se pueden obtener en los aceleradores bombardeando los núcleos objetivo con iones pesados.

 

El elemento más pesado conocido hasta la fecha, el 118, fue sintetizado en la G.N. Laboratorio Flerov de Reacciones Nucleares (FLNR) de JINR. Le pusieron el nombre de Oganesson, en honor al director del laboratorio, el académico Yuri Oganesyan. En total, durante la existencia del instituto, fundado en 1956, se han descubierto aquí diez de los 18 nuevos elementos añadidos a la tabla periódica, y también se ha podido repetir la síntesis de todos los elementos transuránicos obtenidos en otros países.

 

Desde 2019, el ciclotrón DC-280 funciona en FLNR JINR, la instalación básica de la Fábrica de Elementos Superpesados ​​(SHE) del complejo para la producción de haces nucleares radiactivos DRIB (complejo acelerador de haces de iones radiactivos de Dubna). La intensidad de los rayos acelerados de calcio-48 que se producen en él es de 60 billones de iones por segundo, un orden de magnitud superior a los indicadores alcanzados en otros aceleradores de este tipo en funcionamiento en el mundo.

 

En STE Factory, los científicos planean estudiar las propiedades químicas de elementos transuránicos descubiertos anteriormente, así como sintetizar otros nuevos: 119 y 120. Por ahora, recibieron los nombres temporales de ununennium (Uue) y unbinilium (Ubn), de las combinaciones latinas "uno-uno-nueve" y "uno-dos-cero".

 

En busca del elemento 120

 

Anteriormente, todos los elementos superpesados ​​desde el 114º flerovium hasta el 118º oganesson se obtenían en FLNR JINR mediante la fusión de núcleos de calcio-48 con objetivos de actínidos, desde el plutonio hasta el californio, la sustancia más pesada que se puede producir en cantidades suficientes para formar un objetivo.

Pero el californio (el elemento 98 de la tabla periódica) cuando se fusiona con el calcio (el elemento 20) forma el ya conocido oganesson. Para obtener elementos más pesados, los investigadores de Dubná intentaron utilizar núcleos de proyectiles con un número atómico superior al del calcio-48 e intentaron sintetizar el elemento 120 bombardeando un objetivo de plutonio-244 con iones de hierro-58 y californio-249. - titanio-50, pero todo fue en vano.

 

En septiembre comenzó un nuevo experimento en Dubna. Esta vez, se disparó un haz de núcleos de cromo-54 contra objetivos fabricados de uranio-238. El resultado fue algo inesperado. En lugar de unbinilium, los físicos obtuvieron un isótopo previamente desconocido del elemento 116 de la tabla periódica: ellivermorium-288. Su vida útil fue de poco menos de un milisegundo. A pesar de la corta duración del evento y del hecho de que la síntesis de un nuevo isótopo no era el objetivo inmediato del experimento, los científicos lo consideran un logro importante.

 

"La observación de la formación del hígado, aunque sigue siendo la única, es un muy buen resultado", afirma el secretario científico del FLNR JINR, doctor en ciencias físicas y matemáticas, Alexander Karpov. "Después de su análisis, habrá menos incertidumbre: será posible estimar la sección transversal y realizar un experimento con el elemento 120 ya con los ojos abiertos".

 

Superando obstáculos

 

La dificultad para sintetizar elementos superpesados ​​​​es que al pasar del calcio-48 a un haz más pesado de titanio, cromo o hierro, la probabilidad de fusión nuclear disminuye. Obtener un haz de núcleos pesados ​​de alta intensidad tampoco es una tarea fácil. Se solucionó parcialmente aumentando la potencia del equipo. En términos de eficiencia para realizar experimentos, el DC-280 es muchas veces superior al ciclotrón de iones pesados ​​U-400 utilizado anteriormente en FLNR JINR.

 

En el experimento actual, que durará un mes más, los científicos planean adquirir experiencia trabajando con un haz de núcleos de cromo y determinar experimentalmente la sección transversal para la síntesis de elementos superpesados ​​en reacción con ellos, es decir, evaluar la probabilidad de su fusión. . Alexander Karpov añadió que las predicciones teóricas para la sección transversal de síntesis en reacciones con cromo varían mucho, por lo que es extremadamente importante determinar la sección transversal experimentalmente.

“El elemento 116 fue sintetizado mediante la fusión de núcleos de calcio y curio. Se conoce la sección transversal de esta reacción. Y ahora se está llevando a cabo un experimento sobre la síntesis de isótopos del elemento 116, pero en la reacción cromo-uranio. Cambiamos el objetivo y el núcleo del proyectil, y el elemento obtenido es el mismo. Con este experimento podemos comparar las secciones transversales, lo cual es extremadamente importante en la preparación para la síntesis del elemento número 120”, explicó el científico. Los físicos de FLNR JINR también consideran la reacción de interacción del cromo.

 

Los experimentos continúan

 

Durante los tres años de funcionamiento de la fábrica SHE, los científicos de JINR descubrieron cinco isótopos de elementos superpesados ​​previamente desconocidos. Al comienzo de la instalación, se obtuvo lawrencio-264 mediante la reacción del calcio-48 con el americio-243. La vida útil del nuevo nucleido fue de unas cinco horas, lo que es mucho tiempo para un elemento tan pesado. A continuación, se sintetizó el moscovio-286, de vida más corta (20 milisegundos). Y en 2022, utilizando en la práctica la reacción aún no estudiada del calcio-48 con un objetivo de torio-232, obtuvieron tres nuevos isótopos a la vez: darmstadtio-276, hasio-272 y seaborgio-268. Resultó que el darmstadtio-276, en una fracción de milisegundo, sufre desintegración alfa y se convierte en hasio-272, que, a su vez, después de cien milisegundos, se convierte en seaborgio-268. Este último es capaz de vivir de diez a quince segundos.

La tarea principal de los experimentos en STE Factory es la preparación para la síntesis del elemento 120 y su implementación. Cuando se logre este objetivo, podremos hablar de nuevos horizontes de investigación. Rutherford alguna vez asumió que hay átomos con un número de protones en el núcleo igual a 170 o incluso más.

 

Con información de: https://ria.ru/