Crédito:Pixabay / CC0 Public Domain
Teorias foram introduzidas já na década de 1960 sobre a possível existência de elementos superpesados. Seus núcleos de vida mais longa poderiam dar origem a uma chamada "ilha de estabilidade" muito além do elemento urânio. Contudo, um novo estudo, liderado por físicos nucleares da Universidade de Lund, mostra que um manifesto de física nuclear de 50 anos agora deve ser revisado.
O elemento mais pesado encontrado na natureza é o urânio, com um núcleo contendo 92 prótons e 146 nêutrons. Os núcleos dos elementos mais pesados tornam-se cada vez mais instáveis devido ao aumento do número de prótons carregados positivamente. Eles, portanto, decaem cada vez mais rápido, geralmente em uma fração de segundo.
Uma combinação "mágica" de prótons e nêutrons pode, entretanto, levar a elementos com tempos de vida cada vez maiores. Esse número "mágico" de prótons foi previsto há muito tempo para o elemento flerovium, que tem o número atômico 114 na tabela periódica. No final dos anos 1960, uma teoria foi introduzida pelo físico de Lund Sven-Gösta Nilsson, entre outros, que tal ilha de estabilidade deve existir em torno do elemento 114, então ainda não descoberto.
"Isso é uma espécie de Santo Graal na física nuclear. Muitos sonham em descobrir algo tão exótico quanto uma vida longa, ou mesmo estável, elemento superpesado, "diz Anton Såmark-Roth, estudante de doutorado em física nuclear na Lund University.
Inspirado nas teorias de Nilsson, os pesquisadores estudaram o elemento flerovium em detalhes e fizeram descobertas inovadoras. O experimento foi conduzido por uma equipe de pesquisa internacional liderada por Dirk Rudolph, professor da Lund University.
No âmbito do programa de pesquisa FAIR Fase-0 na instalação do acelerador de partículas GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung em Darmstadt, Alemanha, até 6 1, 018 (6, 000, 000, 000, 000, 000, 000) núcleos atômicos de cálcio-48 foram acelerados a 10% da velocidade da luz. Eles bombardearam uma fina película de raro plutônio-244 e, através da fusão nuclear atômica, flerovium poderia ser criado, um átomo de cada vez. No experimento de 18 dias, a equipe de pesquisa registrou então o decaimento radioativo de algumas dezenas de núcleos de flerovium em um dispositivo de detecção especialmente desenvolvido em Lund.
Por meio da análise exata dos fragmentos de decomposição e os períodos em que foram liberados, a equipe conseguiu identificar novos ramos de decomposição do flerovium. Foi mostrado que estes não podiam ser reconciliados com as propriedades "mágicas" previamente preditas do elemento.
Por meio de um sistema detector de silício dentro de uma câmara de vácuo rodeada por novos detectores de germânio, a energia e o tempo de chegada dos núcleos de flerovium e seus produtos de decomposição, por exemplo. partículas alfa, elétrons ou produtos de fissão, bem como raios X e raios gama, foram registrados. Crédito:A. Såmark-Roth, Lund University
O feixe de cálcio do acelerador UNILAC passou pela linha de luz visível à esquerda da imagem para a área alvo (centro da imagem) onde a fusão nuclear que levou à produção de flerovium ocorreu. Os produtos da reação nuclear e o feixe de cálcio não reagido, então, passaram através dos ímãs visíveis em vermelho à direita, que isolou os núcleos de flerovium de todas as outras partículas. Flerovium então entrou no aparelho de detecção no final do separador. Crédito:G. Otto, GSI / FAIR
"Ficamos muito satisfeitos que toda a tecnologia em torno de nossa configuração experimental funcionou como deveria quando o experimento começou. Acima de tudo, ser capaz de acompanhar a decadência de vários núcleos de flerovium da sala de controle em tempo real foi muito emocionante, "diz Daniel Cox, pós-doutorado em física nuclear na Lund University.
Os novos resultados, publicado na revista de pesquisa Cartas de revisão física , será de grande utilidade para a ciência. Em vez de procurar a ilha de estabilidade em torno do elemento 114, o mundo da pesquisa pode se concentrar em outros elementos ainda não descobertos.
"Foi um mas exigente, claro, experimento de muito sucesso. Agora sabemos, podemos prosseguir a partir do elemento 114 e, em vez disso, olhar ao redor do elemento 120, que ainda não foi descoberto. Agora a viagem para a ilha de estabilidade tomará um novo rumo, "conclui Anton Såmark-Roth.
