L’elemento 116 è stato creato con un nuovo metodo, rappresentando un passo avanti verso la sintesi dell’elemento 120, un elemento ipotetico che si presume possa far parte dell’attesa isola di stabilità, un concetto teorico che si colloca al di là dei confini attuali della tavola periodica. Gli elementi sono caratterizzati dal numero di protoni presenti nel loro nucleo: l’idrogeno ne possiede uno, l’elio due e l’uranio ben 92. È importante sottolineare che il numero di neutroni può variare, con differenti elementi che richiedono un numero specifico di neutroni per essere considerati stabili o almeno duraturi nel tempo. Questa variazione porta alla formazione di isotopi, ovvero diverse versioni dello stesso elemento.
Pur essendo l’uranio l’elemento naturalmente più pesante conosciuto, gli scienziati sono riusciti a sintetizzare elementi ancora più pesanti in laboratorio. La produzione di SuperHeavy Elements (SHE) e lo studio delle loro proprietà nucleari rappresentano una frontiera cruciale nella fisica nucleare moderna, spingendo i confini della nostra comprensione dei costituenti fondamentali della materia, come spiegato dal team del Berkeley Lab nel loro recente articolo.
Sebbene non esista una relazione lineare, è generalmente accettato che gli elementi diventino meno stabili man mano che aumenta il loro peso atomico. Ad esempio, l’elemento 115, il moscovio, ha un’emivita di soli 220 millisecondi nella sua forma più stabile, il moscovio-289, decadendo rapidamente prima che gli scienziati possano condurre approfonditi studi su di esso. Allo stesso modo, l’elemento più pesante mai creato in laboratorio, l’oganesson (elemento 118), ottenuto per la prima volta nel 2002, ha un’emivita inferiore a un millisecondo.
Ma perché continuare a cercare elementi sempre più pesanti se anche quelli superpesanti più stabili decadono con estrema velocità? Gli scienziati, osservando gli isotopi stabili degli elementi conosciuti, hanno ipotizzato l’esistenza di un’isola di stabilità più in alto nella tavola periodica, contenente elementi che potrebbero non decadere così rapidamente.
Nel loro nuovo studio, il team del Berkeley Lab ha tentato di creare l’elemento 116 utilizzando un metodo innovativo rispetto a quelli tradizionali. Di solito, gli elementi più pesanti tra il 114 e il 118 vengono generati bombardando nuclei bersaglio con un fascio di calcio-48. Tuttavia, in questo caso, il team ha optato per l’utilizzo del titanio-50, nonostante l’incertezza iniziale sulla sua efficacia nella creazione di elementi più pesanti.
Il processo è stato estremamente complesso, richiedendo la vaporizzazione del titanio-50 in un piccolo forno, seguita dall’utilizzo di un sofisticato magnete superconduttore per bombardare gli elettroni liberi con microonde al fine di aumentarne l’energia e rimuovere 12 degli 22 elettroni del titanio. Successivamente, il fascio risultante è stato manovrato e accelerato tramite magneti per essere utilizzato nel bombardamento del plutonio, dando vita all’elemento 116. Circa 6 trilioni di ioni di titanio colpiscono il bersaglio ogni secondo, prima che l’elemento venga separato dai detriti grazie all’utilizzo di magneti.
“Siamo estremamente sicuri di aver osservato l’elemento 116 e i suoi decadimenti”, ha dichiarato Jacklyn Gates, una scienziata nucleare del Berkeley Lab. “La probabilità che si tratti di un caso statistico è stimata essere di circa una su un trilione. La sintesi dell’elemento 116 con questo metodo innovativo rappresenta un importante traguardo, aprendo la strada alla creazione dell’elemento 120.”
Il team ora si prepara a concentrare i propri sforzi sulla sintesi dell’elemento 120, che rappresenta una sfida ancora maggiore. Questo elemento, posizionato più in alto nella tavola periodica rispetto a qualsiasi altro elemento precedentemente prodotto, si avvicina all’ipotetica isola di stabilità. Se fosse possibile crearlo, potrebbe essere abbastanza stabile da consentire agli scienziati di condurre studi dettagliati sulle sue proprietà o addirittura di trovarne un’applicazione pratica.
Il team prevede di tentare la sintesi dell’elemento 120 bombardando il californio-249, dopo aver apportato le necessarie modifiche alle attrezzature. L’inizio di questo lavoro è previsto per il 2025, e sebbene si preveda che il processo richiederà circa dieci volte più tempo rispetto alla sintesi dell’elemento 116, i ricercatori sono ottimisti riguardo alla sua fattibilità.
“Abbiamo dimostrato di avere la struttura e le competenze necessarie per portare avanti questo ambizioso progetto”, ha affermato Kruecken. “Una volta che avremo preparato il nostro bersaglio, lo schermo e i controlli ingegneristici, saremo pronti per affrontare questa sfida scientifica senza precedenti.”
Lo studio è stato pubblicato sul server di pre-stampa arXiv ed è stato sottoposto alla rivista Physical Review Letters.
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