جهان در آستانه کشف سنگین‌ترین عنصر جهان قرار گرفت

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ ، پژوهشگران در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (LBNL) در کالیفرنیای آمریکا، توانسته اند در این آزمایش پیشگامانه و بی سابقه، لیورموریوم، عنصر ۱۱۶ جدول تناوبی را با استفاده از پرتو تیتانیوم بسازند.

«ژاکلین گیتس» «Jacklyn Gates» دانشمند هسته‌ای و سرپرست این تحقیقات، می‌گوید: «این واکنش، پیش از این  هرگز نشان داده نشده بود و ضروری بود که قبل از شروع تلاش مان برای ساخت عنصر ۱۲۰، امکان پذیری آن را اثبات کنیم.»

این دستاورد، گام مهمی در راستای ساخت بالقوه سنگین‌ترین اتم تا کنون است؛ نقطه عطفی که پیامد‌های گسترده‌ای برای درک ما از ساختار اتمی و نیرو‌های اساسی طبیعت دارد.

عنصر ۱۲۰، در صورتی که کشف شود، صد و نوزدهمین عنصر جدول تناوبی خواهد بود که بر اساس نظریه دانشمندان،  می‌تواند در «جزیره ثبات» - منطقه‌ای از عناصر فوق سنگین با طول عمر بالقوه طولانی‌تر از عناصر فوق سنگین قبلی کشف شده - وجود داشته باشد.

این افزایش پایداری می‌تواند راه را برای مطالعه این عناصر و دستیابی به درک عمیق تری از رفتار اتمی، فیزیک هسته‌ای و محدودیت‌های هسته‌های اتمی هموار کند.

سنتز عنصر ۱۲۰ به دلیل ناپایداری عناصر سنگین، چالشی دیرینه برای دانشمندان بوده، گیس، ساخت یک عنصر جدید را، شاهکار بسیار نادری توصیف می‌کند.

این پژوهشگران توانستند طی ۲۲ روز، دو اتم لیورموریوم را در سیکلوترون ۸۸ اینچی آزمایشگاه برکلی بسازند. اگرچه  پیش بینی می‌شود ساخت عنصر ۱۲۰ خیلی نادرتر باشد، اما موفقیت تولید عنصر ۱۱۶ نشان می‌دهد که این یک تلاش عملی است.

«راینر کروکن» «Reiner Kruecken» مدیر بخش علوم هسته‌ای آزمایشگاه برکلی، گفت: «نیاز داشتیم، طبیعت مهربان باشد و بود. پیش بینی می‌کنیم ساختن عنصر ۱۲۰، ۱۰ برابر بیشتر از عنصر ۱۱۶ زمان ببرد.»

چالش‌ها و نوآوری‌ها

سنتز عناصر فوق سنگین شامل کوبیدن دو عنصر سبک‌تر در یک شتاب دهنده ذرات است. با این حال، این فرآیند آسان نیست و مملو از چالش‌های فراوان است از نادر بودن ادغام‌های موفق تا محدودیت در انواع عناصر قابل استفاده.

«جنیفر پور» «Jennifer Pore» دانشمند گروه عناصر سنگین آزمایشگاه برکلی و یکی دیگر از مجریان این پژوهش گفت: «زمانی که در تلاش برای ساختن این عناصر فوق العاده نادر هستیم، در لبه مطلق دانش و درک بشر گام برمی داریم و هیچ تضمینی وجود ندارد که فیزیک بر اساس انتظار ما، کار کند.»

استفاده از پرتو تیتانیوم، به جای پرتو سنتی کلسیم-۴۸، یک نوآوری کلیدی در این آزمایش بود که ثابت کرد عناصر فوق سنگین را می‌توان با استفاده از پرتو‌های «غیر جادویی» ساخت.

پور افزود: «در گام مهمی تلاش کردیم دریابیم آیا ساخت عنصر جدید با استفاده از پرتو تیتانیوم به جای پرتو کلسیم که روندی آسان تری است، سرعت تولید این عناصر را تغییر می‌دهد یا خیر.»

قبل از اینکه فیزیکدان‌ها بتوانند برای ایجاد عنصر ۱۲۰ تلاش کنند، آماده سازی‌های بیشتری مورد نیاز است، از جمله تغییراتی در سایکلوترون ۸۸ اینچی برای قرار دادن یک هدف ساخته شده از کالیفرنیوم-۲۴۹.

کروکن خاطرنشان کرد: «نشان داده ایم امکاناتی داریم که می‌تواند این پروژه را انجام دهد و به نظر می‌رسد فیزیک آن را امکان پذیر می‌کند. زمانی که هدف، دیواره محافظتی و کنترل‌های مهندسی خود را فراهم کنیم، آماده انجام این آزمایش چالش برانگیز خواهیم بود.»

اگرچه  هنوز جدول زمانی مشخص نشده است، اما محققان می‌توانند به طور بالقوه جستجوی خود را برای عنصر ۱۲۰ در اوایل سال ۲۰۲۵ آغاز کنند.

نتایج این تحقیقات در کنفرانس ساختار هسته‌ای ۲۰۲۴ ارائه شده است.