Mednarodna raziskovalna ekipa je s poskusom v Lawrence Berkeley nacionalnem 88-palčnem ciklotronu pokazala, da za tvorbo supertežkih elementov obstaja nova metoda, s katero bi lahko odkrili nove elemente, še masivnejše od sedaj znanih supertežkih elementov. Študija je objavljena v reviji Physical Review Letters.

Supertežki elementi so vsi elementi, katerih atomi vsebujejo več kot 104 protonov. Jedra supertežkih elementov so zaradi visokega števila protonov nad mejo stabilnosti, zato so njihovi življenjski časi zelo kratki, od nekaj ur do desetink milisekunde. Protoni so pozitivno nabiti delci, zato se med seboj elektrostatsko odbijajo, zaradi česar so jedra nekaterih atomov nestabilna. Več protonov kot ima jedro, prej bo to razpadlo. 

Supertežke elemente se proizvaja v trkalnikih delcev, kjer ob trkih nastanejo novi elementi. Trenutno je edina uspešna metoda obstreljevanje tarče iz atomov urana ali kalifornija s curkom ionov kalcija z visokimi hitrostmi. Ta metoda ima praktične omejitve za proizvodnjo elementov težjih od oganesona, do sedaj najtežjega znanega elementa, zato je ne moremo uporabljati za proizvodnjo še težjih elementov. Raziskovalna skupina je preizkusila, ali lahko supertežke elemente proizvedejo z drugačno izbiro tarče in ionov – s curkom ionov titana in tarčo iz plutonija. Curek iz težjih ionov bi lahko omogočil odkritje novega najtežjega elementa.

Izbira težje tarče in težjih ionov za obstreljevanje ni trivialna. Temelji na računalniških simulacijah trkov, te simulacije pa so osnovane na fizikalnem opisu procesa trka med ionom in tarčnim atomom. Za fizikalen opis tovrstnih jedrskih reakcij moramo poznati porazdelitev mase v jedru in natančno izmerjene fizikalne konstante jedrske fizike. Raziskovalna skupina je na podlagi rezultatov preteklih simulacij za eksperiment izbirala tarčo plutonija-244, ki so ga obstreljevali s curkom dvanajstkrat ioniziranega titana-50.

Eksperiment je potekal dvaindvajset dni. Zaznali so več znanih supertežkih jeder, med njimi izpostavijo že znan livermorij, ki so ga zaznali v obliki izotopa livermorij-290, ne pa tudi livermorij-291, ki so ga pričakovali na podlagi preteklih študij. Produkcija livermorija je bila v tem eksperimentu nekoliko nižja kot s standardnim curkom kalcija, a še vedno dovolj visoka, da bi bila metoda lahko uporabna za proizvodnjo novih, še neodkritih elementov.

S študijo je skupina pokazala, da je proizvodnja supertežkih elementov mogoča tudi s curkom elementa, težjega od kalcija. Uporaba težjih ionov za obstreljevanje bi po mnenju skupine lahko omogočila proizvodnjo do sedaj še neodkritih supertežkih elementov. S tem bi lahko prišli bližje otoku stabilnosti – skupini dolgoživih, še neodkritih, supertežkih jeder, ki jih napoveduje teorija jedrske fizike.

Supertežek zbritoff je izseval Oskar.

Viri:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.172502

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0375947469908094?via%3Dihub