Учените откриха алтернативен начин за производство на атоми на свръхтежкия елемент ливерморий. Новият метод отваря възможността за създаване на друг елемент, който може да бъде най-тежкият в света досега: номер 120.
Този елемент ще бъде много масивен и ще се нуждае от нов ред в периодичната таблица. Ако този елемент реално се произведе, това може да доведе до огромни промени в нашето разбиране за химията, особено за тежките елементи.
Днес има 118 елемента в периодичната таблица, която започва с водород, най-лекият елемент, който има само една малка частица, наречена протон, в ядрото си.
Най-тежкият известен елемент, оганесон (Og), има 118 протона. Най-стабилният му изотоп 294Og има период на полуразпад 0.7 милисекунди. От 2016 г. е най-новото допълнение към таблицата.
Свръхтежки елементи унунений и унбинилий
Учените смятат, че дори по-тежки елементи може да съществуват някъде във Вселената. Те вече са направили прогнози за това как могат да изглеждат тези елементи и как биха могли да се държат.
Но учените ще трябва или да измислят нови методи за производство на тези елементи в лаборатории на Земята, или да изследват нашата Слънчева система, за да видят дали тези елементи естествено се срещат някъде там.
Двамата водещи кандидати за нови елементи са елемент 119, наречен унунений, и елемент 120, наречен унбинилий. Тези елементи са толкова големи, че не се вписват в настоящите седем реда на периодичната таблица.
Ако учените успеят да ги произведат, елементите ще бъдат поставени на изцяло нов, осми ред на таблицата. Досега, въпреки многото опити, учените все още не са успели да създадат нито един от тези свръхтежки елементи.
Скорошно проучване, публикувано на 21 октомври в Physical Review Letters, показва нов метод за създаване на свръхтежкия елемент ливерморий, който има 116 протона в атомното си ядро или елемент 116. Проучването показва, че новият метод е обещаваща стъпка напред за започване на мисията за производство на елемент 120, който би бил най-тежкият елемент до момента.
Учените са постигнали това, като са ударили плутоний-244 - форма на плутоний с допълнителни частици в ядрото си - с малки, електрически заредени частици от титан.
Сърцето на детектора е малка кутия, съдържаща 14 специални силиконови пластини. Кредит: Dirk Rudolph
Изследването на свръхтежки елементи първо изисква ускорител (в случая лабораторията Бъркли в САЩ), който да достави интензивен йонен лъч, който след това се фокусира върху целта. Мишената се състои от тънък слой от елемент, по-тежък от уран. Продуктът, образуван по време на реакцията на синтез, може да бъде регистриран в детекторна система. Детекторът от Университета Лунд, наречен SHREC, е транспортиран до Съединените щати в ръчния багаж на изследователите. Сърцето на детектора е малка кутия, съдържаща 14 специални силиконови пластини.
"Успяхме да регистрираме ядро на ливерморий в нашия детектор само осем дни след началото на експеримента, което показва, че сме избрали доста добри настройки от самото начало", заявява Дирк Рудолф (Dirk Rudolph), един от изследователите от университета Лунд, ангажирани в новото проучване.
Изследователите смятат, че този метод може да бъде полезен и при производството на унбиний или елемент 120, като се използват същите титаниеви частици върху друг тежък елемент, калифорний, който е по-голям от плутония. Според учените това изследване е голяма крачка напред, предоставяйки обещаващ подход в търсенето на този нов елемент.
Свръхтежките елементи са силно нестабилни
В периодичната таблица повечето елементи имат поне една стабилна форма. Но други имат само нестабилни форми, които се разпадат, като излъчват радиация и се трансформират в различни елементи, докато станат стабилни. Периодът на радиоактивен разпад е известен като период на полуразпад на елемента, като времето, необходимо на една проба от елемента, да бъде намалена наполовина.
Зависимост на стабилността на изотопа от броя на неговите протони и неутрони. В десния ъгъл се вижда "островът на стабилност" на свръхтежките елементи. Кредит: Wikimedia Commons
Общо взето елементите след урана, колкото по-далеч от него са в периодичната таблица - колкото по-голям е техният атомния номер - толкова по-малко време остават стабилни. Периодът на полуразпад на нестабилните елементи варира с близо 30 порядъка (не 30 пъти, а 1030 пъти). За сравнение, диаметърът на Млечния път е с около 30 порядъка по-голям от ширината на ДНК спиралата.
Графиката по-долу показва времето, необходимо за изотопа с най-дълъг живот - форма с един и същ брой протони, но различен брой неутрони - на всеки от нестабилните елементи да се разпадне. (Тези периоди на полуразпад не са точни числа). Дори когато са нанесени на логаритмична скала, бисмутът, най-дълготрайният нестабилен елемент е изключен поради прекалено голямото разстояние на графиката.
Периодът на полуразпад на нестабилните елементи на периодичната таблица. Тази графика изобразява продължителността на живота или периода на полуразпад на нестабилните елементи на периодичната таблица (в синьо) в логаритмична скала. Включени са данни за най-дълготрайната форма на всеки елемент или за изотопа, както и познати сравнения (в зелено). Кредит: Science News
Търсенето на нови елементи идва от мечтата за намиране на вариант, който е достатъчно стабилен, за да бъде дълготраен и да не се разпада мигновено. В ядрената физика има теория за съществуването на остров на стабилност на свръхтежки елементи. Това е потенциална зона в горната част на периодичната таблица на все още неоткрити елементи, които могат да останат стабилни за повече от няколко секунди. Целта е да се изследват границите на стабилност на атомните ядра.
Експериментът с ливерморий ще продължи до края на годината, след което изследователите планират да започнат работа по опитите си да произведат елемент номер 120, за което ще са нужни няколко години.
Справка: J. M. Gates, R. Orford, D. Rudolph, C. Appleton, B. M. Barrios, J. Y. Benitez, M. Bordeau, W. Botha, C. M. Campbell, J. Chadderton, A. T. Chemey, R. M. Clark, H. L. Crawford, J. D. Despotopulos, O. Dorvaux, N. E. Esker, P. Fallon, C. M. Folden, B. J. P. Gall, F. H. Garcia, P. Golubev, J. A. Gooding, M. Grebo, K. E. Gregorich, M. Guerrero, R. A. Henderson, R.-D. Herzberg, Y. Hrabar, T. T. King, M. Kireeff Covo, A. S. Kirkland, R. Krücken, E. Leistenschneider, E. M. Lykiardopoulou, M. McCarthy, J. A. Mildon, C. Müller-Gatermann, L. Phair, J. L. Pore, E. Rice, K. P. Rykaczewski, B. N. Sammis, L. G. Sarmiento, D. Seweryniak, D. K. Sharp, A. Sinjari, P. Steinegger, M. A. Stoyer, J. M. Szornel, K. Thomas, D. S. Todd, P. Vo, V. Watson, P. T. Wooddy. Toward the Discovery of New Elements: Production of Livermorium (Z=116) with Ti50. Physical Review Letters, 2024; 133 (17) DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.172502
Източник: Successful experiment paves the way for new element, Lund University
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари