Výroba prvku č. 120

Jaderní fyzici objevili způsob, jak vyrobit (zatím ještě neznámý) supertěžký prvek, který by měl mít v jádře 120 protonů. Zatím nejtěžší prvek, který jsme dnes schopni vytvořit, jich má 118.

Mendělejevova periodická tabulka dnes obsahuje 118 chemických prvků. Prvek č. 118, který nese jméno Oganeson, uzavřel poslední prázdné místo v sedmé periodě. Tabulka se tedy může zdát kompletní. Nemusí to ale být nutně navždy…

Problém při výrobě velice těžkých prvků spočívá v jejich nestabilitě. Pokud se už podaří je vytvořit, jde to jen za extrémních podmínek - a navíc se zase rychle rozpadají. Vědci ale předpokládají, že mohou existovat takové prvky, které jsou ještě těžší než ty, které známe. Mohou být dokonce stabilnější než jejich dnes známí kolegové. Tento jev dostal poetické jméno ostrov stability.

Ostrov stability

Teorii ostrova stability poprvé popsal fyzik Glenn Seaborg. Atomová jádra jsou podle ní uspořádána podobně jako obálka atomového jádra plná elektronů: jádra existují ve formě slupek, uspořádaných kolem centra jádra. Slupky jsou naplněny protony a neutrony tak, že určitá množství těchto částic mohou vytvářet daleko stabilnější jádra atomů než je běžné. V praxi to odpovídá například 184 neutronům a 114, 120 a 126 protonům.

Očekává se, že poločas rozpadu prvků ostrova stability bude trvat zlomky sekund až dnů, ačkoli některé teoretické modely předpovídají dokonce i delší období.

^{Obrázek: Ilustační grafika, zdroj D. Tenzler}

Výroba těžkých jader atomů

… spočívá v tom, že se cílový terč ostřeluje paprskem urychlených iontů jiného chemického prvku. Při srážce dochází ke spojení některých atomových jader, zatímco se tvoří jádro exotického a velice těžkého chemického prvku.

Všechny supertěžké prvky od atomového čísla 112 byly vytvořeny pomocí jednoho z izotopů vápníku. Jedná se o stabilní izotop vápníku-48. Používá se k bombardování cílových terčů vyrobených z aktinoidů jako je například plutonium (nebo těžších aktinoidů). Je tu ale malý problém. Proces má své limity. Pro prvky s atomovými čísly 119 a 120 už metoda s vápníkem nestačí.

Jako cílový terč by se totiž muselo použít einsteinium s 99 protony v jádře nebo fermium (100 protonů v jádře). Ani jeden z těchto dvou prvků nelze vyrobit v dostatečném množství.

K výrobě nových chemických prvků je tedy potřeba najít prvek těžší než vápník, který ovšem musí zároveň tvořit alespoň trochu stabilní iontový paprsek.

Titan místo vápníku

Vědci nyní experimentovali s izotopem titanu-50. Ten má 22 protonů a může se tedy teoreticky spojit s terčem z kalifornia-249 s 98 protony za vzniku atomu, který by měl dohromady 120 protonů.

Isotop titanu-50 tvoří jen asi pět procent přírodně se vyskytujícího titanu. Vědci z něj odebírají 12 elektronů, takže vytvoří vysoce nabitý kladný iont, který se dá urychlit na potřebnou rychlost.

S pomocí titanových ionů se už podařilo vytvořit prvek č. 116. Šlo o zkušební test, při kterém zkoušeli, jestli je titanová metoda vůbec použitelná.

O výrobu prvku 120 se pokusí v příštím roce, tedy 2025. Pokud se jim to skutečně podaří, otevřeli by v periodické tabulce nový, osmý řádek. Můžeme jim držet palce - a těšit se na nové napínavé objevy.

^{Zdroj: doi: 10.48550/arXiv.2407.16079}