A la caza del elemento 120 de la tabla periódica
Una forma alternativa de producir átomos del elemento superpesado livermorio allana el camino para crear el que podría ser el elemento más pesado del mundo: el número 120.
Por Enrique Coperías
El detector SHREC y Pavel Golubev, uno de los investigadores de la Universidad de Lund que han obtenido iones de livermorio. Crédito: Dirk Rudolph
La búsqueda de nuevos elementos para ampliar la tabla periódica nace del sueño de encontrar una variante lo suficientemente estable como para ser longeva y no propensa a la desintegración inmediata.
Existe una teoría en física nuclear sobre una isla de estabilidad de elementos superpesados. Se trata de una zona potencial en la parte superior de la tabla periódica de los elementos aún por descubrir que podrían permanecer estables durante más de unos pocos segundos. El objetivo es explorar los límites de la estabilidad de los núcleos atómicos.
Recordemos que los elementos superpesados de la tabla periódica son aquellos que tienen un número atómico superior a 104, es decir, aquellos que no se encuentran en la naturaleza y han sido creados artificialmente en laboratorios mediante reacciones nucleares. Comienzan desde el rutherfordio, de número atómico 104, y van hasta elementos como el teneso y el oganesón, de número atómico 118.
Superpesados y de vida corta
Estos elementos son parte de la categoría de los elementos transuránicos y suelen ser inestables, con vidas medias muy cortas. La mayoría de ellos, que se sintetizan en aceleradores de partículas, son radiactivos y se descomponen rápidamente en otros elementos más ligeros. Sus isótopos tienen vidas medias que pueden variar desde milisegundos hasta unos pocos días.
En un estudio en el que participan la Universidad de Lund (Suecia) y otras instituciones, los investigadores han probado un nuevo método para observar el livermorio, elemento que tiene 116 protones en su núcleo atómico. El estudio demuestra que el nuevo método es un paso prometedor para embarcarse en la misión de producir el elemento 120, que sería el más pesado hasta la fecha.
“Pudimos registrar un núcleo de livermorium en nuestro detector a los ocho días de comenzar el experimento, lo que demuestra que habíamos elegido una configuración bastante buena desde el principio”
El experimento se llevó a cabo en el prestigioso Laboratorio de Berkeley, en Estados Unidos. Para Rudolph y sus colegas de la Universidad de Lund, en Suecia, es todo un honor que se les haya confiado el suministro del nuevo sistema detector para los extensos experimentos de Berkeley.
El detector de Lund, denominado SHREC, viajó a Estados Unidos en el equipaje de mano de los investigadores. El corazón del detector es una pequeña caja que contiene catorce obleas de silicio hechas a medida.
La investigación de elementos superpesados requiere en primer lugar un acelerador que emita un haz de iones intensos que se concentran en un blanco. Este consiste en una fina capa de un elemento más pesado que el uranio. El producto formado durante la reacción de fusión puede registrarse en un sistema detector tras una separación eficaz.
«Estoy muy orgulloso de que el SHREC funcionara como un reloj en el montaje experimental nada más traerlo de Lund», afirma Pavel Golubev, experto en detectores del equipo de la Universidad de Lund.
Muy cerca de la isla de estabilidad
El experimento supone la primera medición publicada de la producción de un elemento superpesado cerca de la isla de estabilidad, con un haz de titanio 50, y es un precursor esencial en la búsqueda de nuevos elementos más allá del organesón, dicen los autores del estudio en la revista Physical Review Letters.
La isla de estabilidad es un concepto en física nuclear que se refiere a un grupo de isótopos de elementos superpesados que se espera tengan una vida media relativamente larga en comparación con otros isótopos de su grupo. Este concepto surge del estudio de los núcleos atómicos y su estabilidad.
La estabilidad de los núcleos atómicos está relacionada con los llamados números mágicos, que básicamente son números de protones o neutrones que resultan en una configuración nuclear especialmente estable. Estos números se encuentran en la tabla periódica y corresponden a ciertos elementos que son notablemente más estables.
El experimento con el livermorio continuará durante el resto del año, tras lo cual los investigadores tienen previsto empezar a trabajar para intentar producir el elemento número 120, lo que podría llevar varios años. El SHREC ha sido financiado principalmente por la Fundación Knut y Alice Wallenberg y es la principal contribución del equipo de la Universidad de Lund al programa experimental de Berkeley. ▪️
Información facilitada por la Universidad de Lund
Fuente: J. M. Gates et al. Toward the Discovery of New Elements: Production of Livermorium (𝑍=116) with 50Ti. Physical Review Letters (2024). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.172502
