Nečekaný průlom přiblížil vědce k vytvoření nejtěžšího prvku všech dob

Vědci použili paprsek vypařeného titanu k vytvoření jednoho z nejtěžších prvků na Zemi a domnívají se, že tato nová metoda by mohla otevřít cestu k ještě těžším obzorům.

Je to poprvé, kdy se novou technikou, při níž se kus vzácného izotopu titanu-50 zahřeje na teplotu téměř 1650 °C (3000 °F) a uvolní se ionty, které se vyzáří na jiný prvek, podařilo úspěšně vyrobit supertěžký prvek, livermorium.

Livermorium bylo poprvé syntetizováno již v roce 2000 a není to nejtěžší prvek, který lidé vytvořili (tím by byl oganesson s atomovým číslem 118). Co je tedy na tom, že se v Národní laboratoři Lawrence Berkeleyho nedávno objevilo pár atomů livermoria – ti, kdo sledují periodickou tabulku prvků, se mohou ptát? Livermorium je „tak Y2K“ a má pouze 116 protonů.

Ale sloučení titanového svazku s plutoniem za účelem vytvoření livermoria je jen testovací zkouškou pro mnohem větší (nebo spíše těžší) věci. Vědci doufají, že se jim podaří vytvořit prvek, který bude nejtěžší, jaký byl kdy vyroben: unbinilium se 120 protony. „Tato reakce nebyla nikdy předtím prokázána a bylo nezbytné prokázat, že je možná, než jsme se pustili do pokusu o její výrobu,“ říká jaderný chemik Jacklyn Gates z Berkeley Lab, který výzkum vedl.

Vápník-48 s 20 protony byl doposud používaným svazkem, protože díky svému „magickému číslu“ protonů a neutronů je stabilnější, což mu pomáhá při fúzi s terčem. Titan-50 není „magický“, ale má 22 protonů potřebných k dosažení těchto těžších atomových hmotností, aniž by byl tak těžký, že by se jednoduše rozpadl.

„Bylo důležitým prvním krokem pokusit se vyrobit něco trochu jednoduššího než nový prvek, abychom zjistili, jak se změní rychlost výroby těchto prvků, když přejdeme z vápenatého paprsku na titanový,“ vysvětluje fyzička Jennifer Poreová z Berkeley Lab. „Vytvoření prvku 116 pomocí titanu potvrzuje, že tento způsob výroby funguje, a my nyní můžeme plánovat náš hon za prvkem 120.“

Týmu trvalo 22 dní provozu 88palcového cyklotronu Berkeley Lab, který urychluje těžké ionty titanu do svazku dostatečně silného k fúzi s terčem. Po tom všem se podařilo získat pouhé dva mizerné atomy livermoria. Vytvoření unbinilia touto metodou, kdy se paprsek zaměří na kalifornium-249, bude mnohem rychlejší, než nabízely předchozí cesty, ale stále to bude fuška.

„Myslíme si, že výroba 120 bude trvat asi desetkrát déle než 116,“ říká jaderný fyzik z Berkeley Lab Reiner Kruecken. Pro Berkeley Lab amerického ministerstva energetiky, která byla ve 20. století lídrem v objevování prvků, to znamená návrat do závodu o supertěžké prvky.

Vědci na celém světě závodí o výrobu unbinilia přinejmenším od roku 2006, kdy ruský tým ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů učinil první pokus. Vědci z německého Helmholtzova centra pro výzkum těžkých iontů GSI učinili v letech 2007 až 2012 několik pokusů, ale bez úspěchu.

Nyní, když se o to pokoušejí výzkumníci z USA, Číny a Ruska, je třeba se ptát, jaké přesně mohou být budoucí aplikace. „Je opravdu důležité, že se USA do tohoto závodu vrátily, protože supertěžké prvky jsou z vědeckého hlediska velmi důležité,“ řekl Robert Service v časopise Science jadernému fyzikovi Witoldu Nazarewiczovi, který se na výzkumu nepodílel.

Prvek 120 je blízko teoretického „ostrova stability“, ráje supertěžkých prvků, jejichž poločas rozpadu je díky „magickému počtu“ protonů a neutronů luxusně dlouhý. Očekává se, že tyto dlouho žijící, stabilní supertěžké prvky nabídnou vědcům možnost studovat extrémy atomového chování, testovat modely jaderné fyziky a mapovat hranice atomových jader.

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: arxiv.org, www.youtube.com