Rimtas iššūkis: norint suprasti supersunkiuosius elementus prireiks ir Einšteino reliatyvumo teorijos

Supersunkūs elementai – kurių atominis skaičius didesnis nei 104 – gali būti gauti tik sutrenkiant tarpusavyje lengvesnius atomus. Jie radioaktyvūs ir greitai suskyla į lengvesnius elementus, todėl juos nuodugniai tyrinėti sunku.

Tačiau tokios kliūtys neatbaidė mokslininkų nuo minties sujungti juos su kitais elementais, sukuriant trumpai gyvuojančius cheminius junginius. Supersunkių elementų branduolyje yra tiek daug protonų, jog šie, manoma, įspartina apie branduolį skriejančius elektronus iki 80 % šviesos greičio. Remiantis Einšteino reliatyvumo teorija, taip greitai skriejantys objektai pasunkėja, o tai savo ruožtu pakeičia elektronų orbitas.

Tačiau kol kas nė viename cheminiame junginyje reliatyvistiniai efektai nepasirodė. Tai tikriausiai yra dėl to, kad visi jie buvo sukurti su kovalentinėmis jungtimis, kuriose du atomai suteikia vienas kitam atiduoda po elektroną, tad išoriniai elektronai pernelyg surišti, kad pasiektų reliatyvistinį greitį.

Daiktai sunkėja

Dabar Christophas Düllmannas iš GSI Helmholtz Sunkiųjų jonų tyrimo centro Vokietijoje su kolegomis sujungė syborgį, 106-ąjį periodinės lentelės elementą su šešiomis anglies monoksido molekulėmis. Šiame junginyje susidaro metalo-anglies ryšiai, o kai kurie išoriniai elektronai lieka laisvi.

Junginys išsilaikė maždaug 10 sekundžių, kol syborgis suiro – tiek laiko pakako komandai išmatuoti junginio lakumą ir reaktingumą. Šie duomenys buvo panašūs į molibdeno ir volframų junginių su anglies monoksidu. Šie du elementai įsitaisę virš syborgio toje pačioje periodinės elementų sistemos grupėje. Toks elgesys atitinka teorines prognozes tik tada, jei atsižvelgiama į reliatyvistinius efektus, sako Düllmannas.

Dabar komanda planuoja išbandyti sunkesnius elementus, kur šie efektai turėtų būti išreikšti dar ryškiau. „Mūsų tyrimų tikslas yra išsiaiškinti, ar reliatyvistiniai efektai keičia supersunkių elementų chemines savybes,“ sako Düllmannas.

Žurnalo nuoroda: Science, DOI: 10.1126/science.1255720

Jacob Aron
New Scientist № 2988