El logro acerca a los científicos más que nunca a la creación del átomo más pesado jamás creado, el cual se cree que representa una «isla de estabilidad» entre los elementos superpesados.
Formalmente conocido como unbinilio o Ubn —su nombre y símbolo sistemáticos temporales de la IUPAC—, el teorizado elemento 120 (también conocido por el apodo eka-radio), si se descubre oficialmente, ocuparía su lugar en la octava fila de la tabla periódica. Por ahora, se cree que este elemento superpesado teorizado es un metal alcalinotérreo o un elemento del bloque s.
Los elementos superpesados generalmente tienen vidas cortas debido a que sus núcleos grandes y muy inestables son capaces de desintegrarse en cuestión de segundos tras su creación. Esta inestabilidad se debe a su tamaño, lo que provoca que los protones con carga positiva dentro de los núcleos se repelan entre sí.
La importancia del descubrimiento del elemento 120 radica en su cercanía a una teórica «isla de estabilidad» en la que los elementos superpesados pueden superar estos problemas de inestabilidad y tener vidas más largas, permitiendo así a los científicos una mejor oportunidad de estudiarlos.
Elemento 116
Ahora, un equipo internacional de científicos liderado por el Grupo de Elementos Pesados del Laboratorio de Berkeley ha logrado un avance significativo en la creación del elemento 120: utilizando un haz de titanio, han creado con éxito el elemento 116 (livermorio) por primera vez.
El anuncio, realizado en la conferencia Nuclear Structure 2024 y detallado en un estudio recién publicado, representa el primer éxito de los investigadores en producir el elemento 116 utilizando este método.
La científica Jacklyn Gates en el Separador de Gas de Berkeley utilizado para separar átomos del elemento 116, livermorio. Crédito: Marilyn Sargent/Laboratorio de Berkeley.
«Esta reacción nunca se había demostrado antes, y es esencial probar que era posible antes de embarcarnos en nuestro intento de crear el 120», dijo Jacklyn Gates, científica nuclear del Laboratorio de Berkeley.
Durante más de tres semanas, el equipo logró producir átomos del elemento 116 en dos ocasiones, con la ayuda del Ciclotrón de 88 pulgadas del laboratorio. De manera significativa, el éxito del equipo utilizando este proceso significa que, teóricamente, también podrían producir el elemento 120, aunque el proceso tomaría mucho más tiempo. Aun así, si se tiene éxito, proporcionaría a los físicos una visión sin precedentes del comportamiento atómico, conocimientos que podrían llevar a una comprensión más profunda de los modelos de física nuclear, así como de los límites de los núcleos atómicos.
Descubrimientos impactantes
Los investigadores crean elementos superpesados al colisionar elementos más ligeros, un proceso que en teoría es mucho más simple de lo que es en la práctica. Para lograrlo, el proceso puede requerir hasta billones de interacciones para asegurar una fusión exitosa. La creación del elemento 120 se complica aún más por el hecho de que los investigadores no pueden depender del haz de calcio-48 comúnmente utilizado, lo que requiere en su lugar un haz de titanio-50.
Durante su reciente investigación, los físicos de Berkeley en el Ciclotrón de 88 pulgadas primero verificaron que un haz de titanio-50 podía producirse con suficiente intensidad. Una vez confirmado, emplearon el haz especializado en el proceso estándar de generación del elemento 116, convirtiéndolo en el elemento más pesado jamás producido en el Laboratorio de Berkeley.
Para crear el elemento 116, los investigadores fusionaron isótopos de titanio y plutonio. Crédito: Jenny Nuss/Laboratorio de Berkeley.
A medida que los iones de titanio producidos por el haz colisionan con su objetivo, el Separador de Gas de Berkeley (BGS) permite que el elemento superpesado 116 se separe de los restos de partículas. Posteriormente, es identificado por el detector de RECoil de Superpesados (SHREC) de la instalación.
«Estamos muy seguros de que estamos viendo el elemento 116 y sus partículas hijas», afirmó Jacklyn Gates, científica nuclear del Laboratorio de Berkeley que lidera el esfuerzo. Emplear con éxito un haz de titanio en la creación del elemento 116 fue significativo ya que el calcio-48 se reconoce como un haz «mágico», lo que significa que su configuración única de protones y neutrones es propicia para su fusión con los núcleos objetivo, un aspecto crucial para producir elementos superpesados.
Al borde del conocimiento
«Cuando intentamos crear estos elementos increíblemente raros, estamos al borde absoluto del conocimiento y la comprensión humanos, y no hay garantía de que la física funcione como esperamos», dijo la científica Jennifer Pore en un comunicado. «Crear el elemento 116 con titanio valida que este método de producción funciona, y ahora podemos planear nuestra búsqueda del elemento 120».
Una tabla periódica ampliada muestra dónde esperan los investigadores que se categoricen los elementos 119 y 120 si son descubiertos. Crédito: Marilyn Sargent/Laboratorio de Berkeley.
Con la búsqueda de este elemento en marcha, el siguiente paso será crear un objetivo especial producido a partir de californio-249, lo que podría equipar al equipo de investigación para comenzar el experimento tan pronto como el próximo año —aunque probablemente requerirá varios años adicionales simplemente para producir unos pocos átomos del mítico elemento 120—.
«Queremos descubrir los límites del átomo y la tabla periódica», señaló Gates, enfatizando que los elementos superpesados actualmente reconocidos son demasiado efímeros para permitir a los investigadores una buena oportunidad de estudiarlos. «No sabemos lo que nos depara el futuro. Tal vez sea una mejor comprensión de cómo funciona el núcleo, o tal vez sea algo más».
Fuente: Berkeley Lab. Edición: MP.
Avance en física abre la puerta a la creación del superpesado elemento 120 de la tabla periódica