115-ojo elemento sukūrimas suteikia vilties, kad bus atrastas hipotetinis Mendelejevo lentelės regionas

Dubnoje (Rusija) eksperimentavę mokslininkai dar prieš 10 metų pranešė, kad jiems pavyko sukurti 115-ojo elemento atomus su 115 protonų. Jų rezultatus dabar oficialiai patvirtino savarankiškus eksperimentus GSI Helmholco sunkiųjų jonų tyrimo centre (Vokietija) atlikusi kitų mokslininkų grupė.

Mėgindami susintetinti ununpentiumą, vokiečių tyrėjai į ploną americio, turinčio 95 protonus, plokštelę nukreipė supergreitą kalcio-20 protonų spindulį. Šių elementų branduoliams susijungus, susiformavo keletas atomų, turinčių 115 protonų. Ununpentiumo atomai egzistuoja labai trumpai – tik 173 milisekundes.

„Trijų savaičių trukmės eksperimentų sesijoje užregistravome 30 ununpentiumo atomų“, – tvirtina vienas iš tyrimo autorių, Lundo universiteto (Švedija) atominės fizikos profesorius Dirkas Rudolfas (Dirk Rudolph). Mokslininkas pridūrė, kad rusams prieš 10 metų pavyko susintetinti 37 atomus.

Supersunkieji cheminiai elementai yra ypač nestabilūs ir daugelis jų egzistuoja tik tūkstantąsias sekundės dalis, o tada suyra. Apie atomų egzistavimą tyrėjai sužino iš specialių detektorių, kurie fiksuoja rentgeno spinduliuotės energijos kiekius, pagal prognozes būdingus 115-ajam elementui.

Tarptautinės teorinės ir taikomosios chemijos sąjungos (Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) komitetas įvertins tyrimo rezultatus ir nuspręs, ar prieš suteikiant 115-ajam elementui oficialų pavadinimą, dar reikės atlikti papildomų eksperimentų. Ununpentiumo kaimynus jau spėta pakrikštyti. Žmogaus dirbtinai sukurti 114-asis ir 116-asis elementai pernai buvo pavadinti atitinkamai flevoriu (Fl) ir livermoriu (Lv).

„Stabilumo sala“

Pirmąsyk apie „stabilumo salos“ galimybę XX a. septintojo dešimtmečio pabaigoje prabilo amerikietis Nobelio premijos laureatas chemijos srityje Glenas Syborgas (Glenn T. Seaborg). Hipotezė suformuluota branduolio apvalkalo modelio (angl. – nuclear shell model) pagrindu. Modelyje postuluojama, kad atomų branduoliai gali turėti apvalkalus – tokia branduolio struktūra būtų panaši į gerokai didesnį elektronų apvalkalą turinčių atomų struktūrą. Abiem atvejais apvalkalai yra viso labo kvantinės energijos lygmenų grupės, santykinai artimos viena kitai.

Kvantinių būsenų energijos lygmenys dviejuose skirtinguose apvalkaluose bus atskirti santykinai didele energijos spraga. Kai neutronų ir protonų skaičius branduoliuose visiškai užpildo konkretaus apvalkalo energijos lygmenis, siejančioji energija (angl. – binding energy) branduolyje pasieks lokalų maksimumą, todėl tokia konfigūracija pasižymės ilgesniu egzistavimo periodu nei kaimyniniai izotopai, kurie neturi užpildytų apvalkalų.

Užpildyti apvalkalai turėtų turėti „magiškus“ neutronų ir protonų skaičius. Vienas iš tokių „magiškųjų“ neutronų skaičių sferinio pavidalo branduolyje galėtų būti 184. Protonų atveju – 114, 120 ir 126 – kas reikštų, kad stabiliausi sferiniai izotopai būtų flevoris-298, unbiniliumas-304 ir unbihexiumas-310. Pastarasis būtų „dvigubai magiškas“ (magiškas ir protonų skaičius 126, ir neutronų skaičius 184). Tad, tikėtina, toks izotopas pasižymėtų itin ilgu gyvavimo pusperiodžiu. (Kitas lengvesnis „dvigubai magiškas“ sferinis branduolys yra švinas-208 – sunkiausias žinomas stabilus branduolys ir stabiliausias sunkusis metalas).

Visi elementai, turintys didesnį atominį skaičių už 82 (švinas) yra nestabilūs, o jų stabilumas mažėja didėjant atominiam skaičiui: pradedant santykinai stabiliu uranu (92), baigiant sunkiausiu žinomu elementu Nr. 118.