Новооткритият елемент 117 е стъпка към полезните свръхтежки елементи

Международен екип от изследователи изготви доказателство за най-новия и най-тежкия универсален градивен елемент: елемент номер 117. Въпреки че понастоящем е неназован, елемент 117 развълнува химическата общност по няколко причини. Освен че е най-новата основна съставка на сътворението, това е и стъпка по пътя към полезните, свръхтежки елементи, направени от човека. Досега инженерите са работили изключително с онези елементи, които природата ни е осигурила на Земята, докато всички нови елементи, изковани в ускорители на частици, са били преходни и са били малко практически полезни. Това може да е на път да се промени.

Атомите са изградени от три мащабни компонента: протони, неутрони и електрони. Броят на неутроните в атома определя за кой изотоп става въпрос, а броят на електроните определя силата му като йон, но това е броят на протоните, който отличава един елемент от друг. Еднопротонен атом винаги е водород, двупротонен атом винаги е хелий и т.н. В природата откриваме атоми до около 92 елемента (уран), въпреки че са открити следи от някои по-тежки елементи като Плутоний-244. След този момент полуживотът става твърде кратък, за да може дадено вещество да се натрупа достатъчно, за да го намерим; например елемент 116 - непосредствено преди този нов в периодичната таблица - има период на полуразпад от няколко милисекунди.

Елемент 117. Илюстрацията е предоставена с любезното съдействие на Oak Ridge National Laboratories.

Идея, наречена „остров на стабилността“, обаче може да даде надежда в търсенето на стабилни, полезни елементи в свръхтежкия край на атомната скала. Въпреки че все още не е доказано, тази теория гласи, че елементи с атомни числа в рамките на определен праг ще удължат значително периода на полуразпад - като по този начин ще ги направят потенциално полезни в науката или индустрията.

Има причина обаче да не намираме тези елементи да седят наоколо в природата: създаването им е почти невъзможно от гледна точка на енергетиката. Не само е необходим невероятен принос на енергия, за да се слеят много протони заедно (свръхнова би могла да се справи с тази част), но основните физични свойства на материята изглежда не искат атоми с точно тези пропорции. Така наречените 'вериги на разпадане' приемат нестабилни атоми чрез поредица от последователно по-стабилни форми, но те не са склонни да произвеждат редките елементи и изотопи, които биха могли да бъдат най-интересни за науката.

Дори когато учените сглобяват такива елементи директно в сблъсъка на частици, както беше направено тук, те имат проблеми с намирането на използваеми елементи, които ще се сумират с правилния брой атомни частици. Създавате ли 117-протонен елемент със 100-протонен атом на фермий и 17-протонен атом на хлор, или някаква друга комбинация? Докато 117-протонният атом ще бъде „елемент 117“, независимо от броя на неутроните, които носи, само някои изотопи ще могат да бъдат изследвани или прилагани.

В резултат на това създаването на нов елемент е по-сложно от простото разбиване на два атома заедно. Някои оптимисти смятат, че островът на стабилността има потенциал да промени това. Ако учените могат да започнат да синтезират елементи в този масов обхват, веществата могат да полуживот на милиони години като тези на по-леките им братовчеди. Това е така, защото се смята, че свръхтежките атомни ядра стават „деформирани“ в някакъв неизразителен квантов смисъл, което води до промени в техните атомни „магически числа“.

Островът на стабилността. Забележете как химиците обичат да се придържат към метафора, когато именуват нещата.

В химията магическо число е произволен брой протони и неутрони, което води до изключително химически стабилен елемент. Признатите магически числа включват 2, 8, 20, 28 и т.н. Смята се, че размерът на миналия уран е, че тези деформирани магически числа са отговорни за острова на стабилност, като по някакъв начин променят правилата за това какво е и какво не е стабилно. Предполага се, че пробивът в този атомен обхват ще осигури опора, която учените могат да използват за постигане на огромен напредък в науката за елементите.

Теоретично са произведени толкова тежки елементи, колкото номер 118, но има противоречия относно това какво означава „потвърждаване“ на тяхното съществуване в толкова малки времеви мащаби. За да потвърди елемент 117 за тяхно удовлетворение, този екип използва изцяло нова технология в TransActinide Separator and Chemistry Apparature (TASCA), за да отсее сигналите си от по-голямата буря от фонов шум. Дори по-чувствителни инструменти вероятно ще са необходими, за да се прокара по-нагоре списъкът с елементи, но ползите от това наистина биха могли да бъдат дълбоки.