Ostrov stability. Kredit: Lasunncty, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Jaký je nejtěžší chemický prvek ve vesmíru? Existuje nekonečně mnoho prvků? Je možné si představit, že by supertěžké prvky vznikly samovolně v přírodě? David Appell to na platformě Phys.org bere pěkně zostra. Kolem supertěžkých prvků se teď dějí zajímavé věci.

Nejtěžším prvkem, který je relativně běžný, je uran s 92 protony. Částicoví fyzici se ale dostali mnohem dál. Momentálně jsou u protonového čísla 118, což je oganesson (Og). Ten je ale velmi krátkověký, stejně jako prvky, které ho v periodické tabulce prvků předcházejí. Jsou to atomy, které existují obvykle méně než sekundu, někdy sotva mikrosekundy. Vyrobit a detekovat takové prvky je velmi náročné a vyžaduje to nákladné vybavení.

Jacklyn Gates. Kredit: Marilyn Sargent/Berkeley Lab.

Problém je, že tradiční způsob výroby supertěžkých prvků už narazil na své limity. Aby fyzici mohli pokračovat dál a hledat v přízračném moři supertěžkých prvků vytoužený ostrov stability, tedy supertěžké prvky s poněkud delším poločasem rozpadu, musejí přijít s novými postupy.

Pro objevování supertěžkých prvků se používají různé metody. Velmi užitečné bylo bombardování atomů ze skupiny aktinoidů atomy vápníku, konkrétně izotopem vápník-48, který má 20 protonů a 28 neutronů. Tento izotop má shodou okolností takový počet protonů a neutronů, že kompletně vyplní dostupné energetické hladiny. Díky tomu je doopravdy extrémně stabilní. Jeho poločas rozpadu vědci odhadují na 60 trilionů (miliard miliard) let, což je vážně hodně miliard let. Celá dosavadní existence vesmíru je proti tomu jenom vtipný okamžik. Stačí ale přidat jediný neutron a izotop vápník-49 se rozpadne zhruba za 9 minut.

Logo. Kredit: LBNL.

Reakcím s vápníkem-48 se říká „hot-fusion.“ Další možností je střílet izotopy v rozmezí od titanu-50 do zinku-70 do atomů olova nebo bizmutu. Tomu se zase říká „cold-fusion.“ Jak se ale vědci blíží k ostrovu stability (pokud existuje), jsou tyto reakce stále problematičtější. Jacklyn Gatesová z amerických laboratoří Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) s početným týmem kolegů zkusila něco nového.

Vyšli z teoretických modelů a prozkoumali produkci izotopů livermoria (Lv) s protonovým číslem 116, když pálili atomy titanu-50 do atomů plutonia-244. Použili k tomu urychlovač 88-Inch Cyclotron v laboratořích LBNL. Natočili na něm průměrně 6 bilionů iontů titanu-50 za sekundu, které pálili do terče z plutonia-244 po dobu 22 dní.

Gatesová s kolegy uspěli a jako první „upekli“ supertěžké atomy v blízkosti ostrova stability, aniž by použili superstabilní izotopy vápníku-48. Nešlo sice o objev nového prvku, ale úspěch tohoto experimentu potvrdil, že je možné lovit další prvky, kterou budou těžší než oganesson. Částicové fyziky čeká spousta práce.

Video: Physicists Create New Element Livermorium (Element 116) | Breakthrough in Superheavy Elements

Literatura

Phys.org 27. 10- 2024.

Physical Review Letters 133: 172502.