Επιβεβαιώθηκαν τα δυο υπερβαρέα στοιχεία 113 και 115

Πηγή: Ινστιτούτο Paul Scherrer Institut, 1 Φεβρουαρίου 2006

Μια ελβετική ερευνητική ομάδα έχει συμμετάσχει στην ανακάλυψη νέων χημικών στοιχείων. Τα στοιχεία έχουν ατομικούς αριθμούς 113 και 115 και ανακαλύφθηκαν από μια συνεργαζόμενη ομάδα φυσικών και χημικών στο ρωσικό πυρηνικό ερευνητικό κέντρο στη Dubna της Ρωσίας. Όμως με τη ραδιοχημική του πείρα το Ελβετικό Ινστιτούτο Paul Scherrer (PSI) ήταν το κέντρο στην επιτυχία αυτού του πειράματος.

Η χημεία ωθεί αυτήν την περίοδο τα όρια του επιστημονικού άγνωστου. Έως το 1940 το ουράνιο ήταν το βαρύτερο γνωστό στοιχείο. Αυτό το μέταλλο που εμφανίζεται στη φύση έχει τον περιοδικό αριθμό 92, δεδομένου ότι έχει 92 πρωτόνια στον πυρήνα του. Από τότε  έχουν ανακαλυφθεί πάνω από είκοσι στοιχεία με πιο υψηλούς ατομικούς αριθμούς.

Η γέννηση του στοιχείου 115

Τα υπερουράνια στοιχεία είναι πολύ ασταθή. Το γεγονός οφείλεται στο ότι τα πρωτόνια απωθούνται μεταξύ τους με μια δύναμη που είναι ανάλογη του τετραγώνου του αριθμού τους. Τα βαριά στοιχεία διασπώνται εκπέμποντας πυρήνες ηλίου - τα σωματίδια άλφα. Τέτοιες αλυσίδες διάσπασης χρησιμοποιήθηκαν από αμερικανούς, ρώσους και ελβετούς επιστήμονες για να αποδείξουν φυσικά την ύπαρξη των στοιχείων 115 και του προϊόντος της αποσύνθεσής του, μετά από μια εκπομπή σωματιδίου άλφα - το στοιχείο 113. Προκειμένου να διασπαστούν τα άτομα του στοιχείου 115 ένας περιστρεφόμενος δίσκος στόχος από το στοιχείο αμερίκιο (Ζ=95) βομβαρδίστηκε με μια ακτίνα ασβεστίου (Ζ=20). Σε μια αντίδραση σύντηξης μεταξύ του στόχου και της ακτίνας του ασβεστίου γεννήθηκε το στοιχείο 115. Μετρήσεις που έγιναν στο μαγνητικό πεδίο του επιταχυντή στη Dubna ταυτοποίησαν τα προϊόντα της μεταστοιχείωσης.

Όμως ο σχηματισμός τους δεν ήταν επαρκής για να αποδείξει την ύπαρξη του στοιχείου καθώς τα άτομά του 115 έζησαν μόνο για ένα δέκατο του δευτερολέπτου και ήταν δύσκολο να ανιχνευθούν. Εν συνεχεία το 113 διασπάστηκε μετά περίπου 1 δευτερόλεπτο. Ας σημειωθεί ότι το 2001 είχε 'κατασκευαστεί' η ανακάλυψη του στοιχείου 118 και έκτοτε όλοι είναι πολύ προσεκτικοί με τέτοιες ανακοινώσεις.

Η πρώτη φορά το πείραμα είχε γίνει το καλοκαίρι του 2003 και οι φυσικοί είχαν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι υπήρχαν τέσσερις περιπτώσεις στις οποίες ένα άτομο ασβεστίου συγχωνεύεται με το αμερίκιο.

Αλλά ένα ραδιοχημικό πείραμα που έγινε αποδείχθηκε επιτυχές δεδομένου ότι παρήγαγε πενταπλάσια άτομα.

Ραδιοχημική απόδειξη

Όπως αναμένεται, το στοιχείο 115 διασπάστηκε με την εκπομπή ενός σωματιδίου άλφα για να φτιαχτεί το στοιχείο 113 και έπειτα με εκπομπές τεσσάρων άλφα σωματιδίων, στο δουβίνιο ή στοιχείο 105. Σε αυτό το σημείο έπαιξε ρόλο η τεχνική βοήθεια από το PSI. Πίσω από τον περιστρεφόμενο δίσκο του αμερικίου (ο στόχος) τοποθετήθηκε ένας χάλκινος δίσκος που συνέλεξε όλα τα άτομα του στοιχείου 115 που εκπέμφθηκαν από το στόχο. Ο δίσκος του χαλκού υποβλήθηκε έπειτα σε χημική επεξεργασία με τη βοήθεια της τεχνικής υγρής χρωματογραφίας και τότε παρατηρήθηκαν 15 άτομα δουβνίου (το στοιχείο 105), που έχουν χρόνο ημιζωής 32 ωρών. Η μορφή της αποσύνθεσης αυτών των ατόμων υποστήριξε τα αποδεικτικά στοιχεία του πειράματος της φυσικής. Κατά συνέπεια η ανακάλυψη του στοιχείου 115 και των απογόνων του, το στοιχείο 113, αποδείχθηκε πλήρως. Όλα τα στοιχεία κάτω από τον ατομικό αριθμό 113 είναι ήδη γνωστά.

Ας τονιστεί ότι ήταν η πρώτη φορά που η Ελβετία ήταν στην πρώτη γραμμή του αγώνα για την επέκταση του περιοδικού πίνακα.