Os cientistas do Berkeley Lab usaram feixes de titânio para criar átomos do elemento 116. Isso não apenas representa uma nova maneira de produzir elementos ultra-raros, mas também é uma prova de conceito de que em breve eles poderão fabricar o elemento 120, ainda a ser descoberto, que pode ser estável.
A tabela periódica organiza os elementos de acordo com seu número atômico, que é o número de prótons no núcleo do átomo de cada elemento. Embora os primeiros 94 elementos da lista sejam todos encontrados na natureza, elementos mais pesados do que eles só podem ser criados em laboratório através da fusão de elementos existentes.
No papel, isso parece relativamente simples: se você quiser um elemento com um número atômico específico, basta fundir dois outros elementos com o mesmo número total de prótons. Por exemplo, para criar o elemento ogane, que tem 118 prótons, os cientistas normalmente disparam um feixe de cálcio (que tem 20 prótons) em um alvo feito de califórnio (que tem 98 prótons).
Foi assim que os elementos superpesados 112 a 118 foram originalmente sintetizados. Espera-se que haja mais elementos além das bordas da tabela periódica, mas, infelizmente, o califórnio é o elemento mais pesado que pode ser usado como alvo - os elementos a seguir são muito instáveis.
Então, se você não pode mudar o alvo, mude o projétil. Foi isso que a equipe do Berkeley Lab fez agora, ao aumentar o feixe do cálcio para o titânio, que tem 22 prótons, obtendo dois prótons extras. No entanto, fazer isso não é tão fácil quanto parece.
Primeiro, o processo requer titânio-50, um isótopo raro que representa apenas cerca de 5% do total de titânio que ocorre naturalmente na Terra. O titânio-50 é então aquecido em um forno especializado, elevando a temperatura para quase 3.000°F (1.649°C), fazendo com que o titânio evapore. Uma fonte de íons cria um plasma de titânio carregado, que é então manipulado em um feixe que é disparado contra um alvo.
Esta foi a primeira vez que um feixe de titânio foi usado numa experiência semelhante, por isso, para testar se funcionava, a equipa disparou-o contra um alvo feito de plutónio, que tem 94 protões. Isso resultou no elemento 116, “Peixe”. Com certeza, a equipe detectou esse elemento indescritível, embora muito raramente: apenas dois átomos foram produzidos durante os 22 dias de experimentos.
Com esta prova de conceito em mãos, a equipe agora planeja usar feixes de titânio para procurar o elemento hipotético 120. Isso pode ser conseguido disparando titânio contra um alvo da Califórnia – embora se espere que isso seja mais raro.
"Achamos que levará cerca de 10 vezes mais tempo para produzir 120 do que 116", disse Reiner Kruecken, diretor da Divisão de Ciências Nucleares do Berkeley Lab. "Não será fácil, mas agora parece viável."
Prevê-se que se o elemento 120 for descoberto, será um metal alcalino-terroso (ou "Unbinilium") e se juntará ao elemento 119, também não descoberto, na oitava linha atualmente vazia da tabela periódica.
Mas o mais interessante é que o Elemento 120 provavelmente estará localizado em uma “ilha de estabilidade”. Elementos superpesados normalmente têm meia-vida curta, o que significa que decaem em milissegundos, tornando-os difíceis de estudar e basicamente impossíveis de usar para qualquer finalidade prática. No entanto, prevê-se que certos isótopos destes elementos possam ter o número certo de neutrões para equilibrar todo o processo, tornando-o estável durante minutos ou mesmo dias. Se assim for, o Elemento 120 poderá se tornar o novo elemento mais útil criado em algum tempo.
Os pesquisadores poderiam começar os experimentos já em 2025, embora ainda possam levar vários anos até que quaisquer átomos do elemento 120 sejam produzidos.
A pesquisa foi submetida à revista Physical Review Letters.