Natuurkundigen hebben nu misschien een manier om element 120 het zwaarste ooit te maken

Het derde zwaarste element in het universum is gemaakt op een manier die een pad biedt naar de synthese van het ongrijpbare element 120, dat het zwaarste element in het periodiek systeem zou zijn.

“We waren zeer geschokt, zeer verrast en opgelucht dat we geen slechte keuzes hebben gemaakt bij het opzetten van de instrumentatie”, zegt Jacklyn Gates van het Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) in Californië.

Zij en haar collega’s creëerden het element levermorium door een straal geladen titaniumatomen in een stuk plutonium te slaan. Titanium is nog nooit in een dergelijk experiment gebruikt, omdat het moeilijk is om een ​​goed gecontroleerde straal te maken en miljoenen biljoenen botsingen nodig zijn om heel weinig nieuwe atomen te produceren. Toch denken natuurkundigen dat de titaniumbundel de sleutel zal zijn tot het creëren van het hypothetische element 120, ook bekend als unbinyllium, dat 120 protonen in zijn kern zou hebben.

De onderzoekers begonnen met zeldzame isotopen van titanium, die ze in een speciale oven bij 1650°C (ongeveer 3000°F) verdampten. Vervolgens gebruikten ze microgolven om hete titaniumdamp om te zetten in een geladen straal, die vervolgens in een deeltjesversneller kon worden gevoerd. Toen de straal ongeveer 10 procent van de lichtsnelheid bereikte en in botsing kwam met het plutoniumdoel, raakte het resulterende puin een detector die de handtekeningen van precies twee leveratomen oppikte.

Elk atoom viel, zoals verwacht, snel uiteen in andere elementen: de stabiliteit van atoomkernen neemt af naarmate de atoommassa toeneemt. Maar de meting was zo nauwkeurig dat de kans slechts één op een biljoen is dat de bevinding een statistische toevalstreffer was, zegt Gates. De onderzoekers presenteerden hun bevindingen op 23 juli op de Nuclear Structure 2024-conferentie in het Argonne National Laboratory in Illinois.

Michael Thoennessen van de Michigan State University zegt dat dit experiment de haalbaarheid van het creëren van element 120 versterkt. “Je moet een basis leggen en er op gevoel naar toe gaan. In die zin is dit een heel belangrijk en noodzakelijk experiment”, zegt hij.

Thoennessen zegt dat de creatie van unbinyllium diepgaande gevolgen zou hebben voor ons begrip van de sterke kracht, die bepaalt wanneer zware elementen stabiel zijn of niet. Het bestuderen van unbinilium zou ons kunnen helpen begrijpen hoe exotische elementen zich in het vroege heelal hebben kunnen vormen.

Het zwaarste door de mens gemaakte element tot nu toe – element 118, ook bekend als oganesson – heeft twee protonen meer dan levermorium en werd voor het eerst gesynthetiseerd in 2002. In de jaren daarna hebben onderzoekers moeite gehad om atomen nog zwaarder te maken, omdat daarvoor al heel veel uit elkaar moet worden gehaald. zware elementen, die zelf de neiging hebben onstabiel te zijn. “Dit is echt heel hard werken”, zegt Thoennessen.

Maar het nieuwe experiment heeft LBNL-onderzoekers optimistisch. Ze zijn van plan een experiment te starten met als doel element 120 te creëren in 2025, nadat het plutoniumdoel is vervangen door het zwaardere element californium.

“Ik denk dat we een stuk dichter bij het weten zijn van wat we moeten doen”, zegt Gates. “En om de mogelijkheid te hebben om een ​​nieuw element in het periodiek systeem te plaatsen [is exciting]. Er zijn zo weinig mensen die die mogelijkheid hebben.”