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Se confirma el elemento 117

Área: Física — domingo, 11 de mayo de 2014

La confirmación del elemento 117 aumenta las posibilidades de que exista una isla de estabilidad de elementos hiperpesados.

Foto
Número de neutrones (horizontal) frente a al número atómico (número de protones) para elementos superpesados. El color indicaría la vida media de los elementos. Foto: Yuri Organessian.

Un grupo de físicos ha creado el elemento químico con 117 protones en su núcleo. La existencia de este elemento eleva las posibilidades de que exista una isla de estabilidad de isótopos hiperpesados.
La fuerza que mantiene los nucleones (neutrones y protones) es de corto alcance y no es más que fuerza nuclear fuerte residual de manera análoga a como la fuerza electromagnética residual forma los enlaces en las moléculas. “De corto alcance” significa que más allá de una distancia ya no opera. En Mecánica Cuántica esta fuerza nuclear se suele postular con un potencial de tipo pozo cuadrado, es decir, la fuerza se mantiene constante (potencial negativo no nulo) dentro de una distancia y justo por encima de ella es nula (potencial nulo). Naturalmente las cosas no son tan sencillas en la realidad y todo depende de las propiedades cuánticas de los nucleones. El número de protones y neutrones es importante y hay números que son “mágicos”, según la terminología del campo.
Los protones tienen carga positiva y se repelen siempre entre sí con el inverso del cuadrado de la distancia, es decir, siempre se repelen, aunque sea en pequeña cuantía. No se pueden poner juntos solamente protones para formar un núcleo atómico. Son los neutrones los que hacen de “pegamento” y entonces la fuerza fuerte residual opera y el núcleo es estable. El número de protones es el número atómico y es el que determina las propiedades químicas al haber un número de electrones igual en el átomo. Distinto número de neutrones genera distintos isótopos del mismo elemento. Demasiados neutrones o demasiados pocos y el núcleo no es estable, entonces se divide en partes iguales o desiguales (emitiendo, por ejemplo, partículas alfa) hasta que se trasforma en un isótopo estable de otro elemento.
Los elementos más ligeros se generaron en el Big Bang, los más pesados hasta el hierro se generan en el interior de las estrellas. Los elementos más pesados que el hierro se generan en una mayor parte en las colisiones entre estrellas de neutrones, según se cree ahora.
En la Naturaleza hay elementos hasta el uranio, que tiene número atómico 92. Los demás elementos se supone que se generan en procesos naturales como los mencionados, pero se desintegran al poco tiempo de formarse y por eso no los podemos encontrar fuera del laboratorio. Todos los elementos hasta el 118 se sintetizan en el laboratorio.
La técnica que ahora se está usando para sintetizar elementos pesados consiste en usar aceleradores de iones. Iones específicos son acelerados hasta una determinada velocidad y entonces se los hace chocar contra un blanco. A veces el reto no está en sintetizar el elemento en cuestión, sino en poder registrar su existencia. El elemento 117 tiene una vida media de 50 milésimas de segundo.
Según se iban sintetizando elementos más allá del uranio se fue viendo que sus vidas medias se reducían cada vez más. Pero, según la teoría, es posible que mucho más allá haya isótopos con vidas medias muy superiores. Elementos a los que podríamos llamar estables. Estos elementos de l”a isla de estabilidad” incluso podrían encontrarse en la Naturaleza, pero en cantidades tan pequeñas que serían indetectables.
El elemento 117 se supone que fue encontrado por un equipo ruso en 2010, pero se ha considerado no oficial hasta el momento por falta de corroboración. Ahora un equipo del Centro Helmholtz de Investigación Sobre Iones Pesados en Darmstadt dice haberlo sintetizado, así que posiblemente la IUPAC lo incluya pronto en la tabla periódica de los elementos.
Para poder sintetizar este elementos lo investigadores bombardearon con iones de calcio (número atómico 20) a un 10% de la velocidad de luz un blanco de berquelio-249 (97 protones). El problema es que el berquelio es inestable por sí mismo, pues tiene una vida media de 330 días, y hay que producirlo en reactores nucleares. En dos años lograron producir 13 miligramos de este elemento. De vez en cuando, una de estas colisiones generaba el elemento 117 o “ununseptium”, como provisionalmente se denomina.
Los átomos del elemento 117 generados se separaron gracias al separador TASCA y, para poder detectarlos, los investigadores estudiaron los productos de su desintegración. Primero decaía en el elemento 115 y después en laurencio 266 (que tiene 103 protones), isótopo de este elemento que nunca antes se había encontrado. Este isótopo tiene 184 neutrones y lo que se sabe de los elementos 116, 117 y 118 es que sus vidas medias aumentan cuando tienen 184 neutrones. Este número sería un número “mágico”.
El hallazgo refuerza la idea de la existencia de la isla de estabilidad. Un territorio que aún no ha sido explorado, si es que existe, y que se encontraría alrededor de números atómicos 120, 124, 126 y con 184 neutrones. Los investigadores del campo esperan que pronto se pueda encontrar esta isla de estabilidad, si es que existe.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.

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2 Comentarios

  1. Teaius:

    Entonces si es número atómico 184 la isla de estabilidad de la que hablas entiendo que queda fuera del gráfico que has puesto y no tiene que ver con el que indican ahí como “isla de estabilidad”

  2. NeoFronteras:

    Algunas veces es complicado conseguir fotos. La usada aquí corresponde a otra entrada más antigua. De todos modos se ha rescrito la frase penúltima para corregir un error y definir mejor la isla.
    También se especula con más isla más allá con otros números atómicos y más neutrones, no parece haber un límite claro a los nucleones que se pueden colocar. Los números mágicos permiten completar capas y conseguir núcleos más esféricos y estables. Pero al ser la fuerza nuclear de corto alcance tiene que haber un límite.
    De todos modos, no está nada claro que exista tal isla o islas existan. Si existen esos elementos y son estable bajo fisión posiblemente no lo sean mucho bajo decaimiento alfa.
    Algunos teóricos niegan que tal isla exista y que la predicción es una extrapolación demasiado forzada.

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