Insula Stabilității - Descoperirea de noi elemente de supraviețuire

Insula de stabilitate este acel loc minunat în care izotopii grei ai elementelor se lipesc suficient de mult pentru a fi studiați și folosiți. „Insula” este situată într-o mare de radioizotopi care se descompun în nucleele fiice atât de repede este dificil pentru oamenii de știință să dovedească elementul existent, cu atât mai puțin să folosească izotopul pentru o aplicație practică.

Cheile de luat la cheie: Insula Stabilității

• insula de stabilitate se referă la o regiune a tabelului periodic constând din elemente radioactive super-grele care au cel puțin un izotop cu o perioadă de înjumătățire relativ lungă.
• model de cochilie nucleară este folosit pentru a prezice locația „insulelor”, bazată pe maximizarea energiei de legare între protoni și neutroni.
• Se crede că izotopii de pe „insulă” „numere magice” de protoni și neutroni care le permit să mențină o anumită stabilitate.
• Elementul 126, în cazul în care ar fi produs vreodată, se crede că are un izotop cu un timp de înjumătățire suficient de lung, încât poate fi studiat și potențial utilizat.

Istoria insulei

Glenn T. Seaborg a inventat sintagma „insula stabilității” la sfârșitul anilor ’60. Folosind modelul de cochilie nucleară, el a propus umplerea nivelurilor de energie ale unei cochilii date cu numărul optim de protoni și neutroni care să maximizeze energia de legare pe nucleon, permițând acelui izotop special să aibă un timp de înjumătățire mai lung decât al altor izotopi, care nu aveau scoici umplute Izotopii care umplu carapace nucleare posedă ceea ce se numesc „numere magice” de protoni și neutroni.

Găsirea Insulei Stabilității

Locația insulei de stabilitate este prevăzută pe baza timpului de înjumătățire izotopic cunoscut și a timpului de înjumătățire anticipat pentru elemente care nu au fost observate, pe baza calculelor bazându-se pe elementele care se comportă ca cele de deasupra lor pe tabelul periodic (congeneri) și ascultând ecuații care țin cont de efecte relativiste.

Dovada că conceptul de „insulă a stabilității” este solidă a venit atunci când fizicienii sintetizau elementul 117. Deși izotopul din 117 s-a descompus foarte repede, unul dintre produsele lanțului său de descompunere a fost un izotop de lawrencium care nu a mai fost observat până atunci. Acest izotop, lawrencium-266, a afișat un timp de înjumătățire de 11 ore, care este extraordinar de lung pentru un atom de un element atât de greu. Izotopii cunoscuți anterior de lawrencium aveau mai puțini neutroni și erau mult mai puțin stabili. Lawrencium-266 are 103 protoni și 163 de neutroni, indicând numerele magice încă nedescoperite care pot fi folosite pentru a forma noi elemente.

Ce configurații ar putea avea numere magice? Răspunsul depinde de cine întrebi, pentru că este o problemă de calcul și nu există un set standard de ecuații. Unii oameni de știință sugerează că ar putea exista o insulă de stabilitate în jurul a 108, 110 sau 114 protoni și 184 de neutroni. Alții sugerează un nucleu sferic cu 184 de neutroni, dar 114, 120 sau 126 protoni ar putea funcționa cel mai bine. Unbihexium-310 (elementul 126) este „dublu magic”, deoarece numărul său de protoni (126) și numărul de neutroni (184) sunt ambele număr magic. Cu toate că rulați zarurile magice, datele obținute din sinteza elementelor 116, 117 și 118 indică o creștere a timpului de înjumătățire pe măsură ce numărul de neutroni se apropia de 184.

Unii cercetători consideră că cea mai bună insulă de stabilitate ar putea exista la un număr atomic mult mai mare, ca în jurul numărului elementului 164 (164 protoni). Teoreticienii cercetează regiunea în care Z = 106 până la 108 și N este în jur de 160-164, ceea ce pare suficient de stabil în ceea ce privește descompunerea beta și fisiunea.

Realizarea de noi elemente din Insula Stabilității

Deși oamenii de știință ar putea fi capabili să formeze noi izotopi stabili de elemente cunoscute, nu avem tehnologia care să treacă mult peste 120 (lucrare care este în curs de desfășurare). Este probabil să fie construit un nou accelerator de particule care să fie capabil să se concentreze asupra unei ținte cu o energie mai mare. De asemenea, va trebui să învățăm să facem cantități mai mari de nuclide grele cunoscute pentru a servi drept ținte pentru realizarea acestor noi elemente.

Noi forme nucleare atomice

Nucleul atomic obișnuit seamănă cu o bilă solidă de protoni și neutroni, dar atomii elementelor de pe insula de stabilitate pot lua noi forme. O posibilitate ar fi un nucleu în formă de bule sau gol, protonii și neutronii formând un fel de coajă. Este greu chiar să ne imaginăm cum o astfel de configurație ar putea afecta proprietățile izotopului. Un lucru este sigur, cu toate că ... încă sunt noi elemente de descoperit, astfel încât tabelul periodic al viitorului va arăta foarte diferit de cel pe care îl folosim astăzi.