Scoperta dell'elemento 116 apre la strada ad atomi superpesanti

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Di Giovanni Dosa
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Trave di titanio che collide con il bersaglio per creare elementi.

RomeGli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory hanno fatto progressi nella creazione dell'elemento 120. Hanno raggiunto questo risultato producendo l'elemento 116 con un fascio di titanio utilizzato in un modo innovativo. Questo rappresenta un passo significativo nella scoperta di elementi più pesanti nella tavola periodica.

Il processo di creazione degli elementi superpesanti è estremamente complesso. I ricercatori fondamentalmente fanno collidere elementi più leggeri, sperando che si combinino per formare un nuovo elemento più pesante. Punti chiave da considerare:

  • L'elemento 116, conosciuto anche come livermorio, è stato prodotto usando un fascio di titanio.
  • In questo esperimento sono stati sintetizzati due atomi in 22 giorni.
  • Il prossimo obiettivo è l'elemento 120, la cui creazione è prevista richiedere dieci volte più tempo.

Questa scoperta dimostra che i fasci di titanio possono ora essere utilizzati per creare certi elementi, a differenza dei precedentemente favoriti fasci di calcio-48. Il calcio-48 ha una configurazione ideale per creare elementi superpesanti, contrariamente al titanio-50. Tuttavia, il successo nell'utilizzo del titanio-50 apre ora nuove possibilità per la ricerca nucleare.

Se gli scienziati riescono a creare l'elemento 120, questo verrà collocato nell'ottava fila della tavola periodica. Questo è significativo poiché si avvicina a una zona dove si prevede che elementi così pesanti possano esistere più a lungo prima di decomporsi. Al momento, gli elementi superpesanti si disintegrano quasi istantaneamente, rendendoli molto difficili da studiare.

Una migliore comprensione degli elementi superpesanti può offrire preziose intuizioni sulla fisica nucleare, tra cui:

  • Analizzare le proprietà dei nuclei atomici in condizioni estreme.
  • Verificare e perfezionare i modelli di fisica nucleare.
  • Individuare i limiti e il comportamento della materia.

L'ingegneria dietro questo esperimento è davvero notevole. Il team ha utilizzato un forno a induzione in grado di mantenere una temperatura costante vicino ai 3000 gradi Fahrenheit. Questa stabilità era fondamentale per vaporizzare continuamente titanio-50 e creare un fascio di ioni stabile. Questo fascio colpiva un bersaglio rotante, più sottile della carta, a una velocità di 6 trilioni di ioni al secondo, bilanciando accuratamente l'energia necessaria per ottenere la fusione con successo.

Gli scienziati tenteranno di creare l'elemento 120 utilizzando un bersaglio di californio-249. Questo processo richiederà una preparazione dettagliata presso il Ciclotrone da 88 pollici, inclusa la produzione di fasci ad alta potenza e l'ottimizzazione delle condizioni del bersaglio. Il tentativo potrebbe iniziare nel 2025, ma potrebbero essere necessari diversi anni per rilevare anche solo pochi atomi del nuovo elemento.

La scoperta dell'elemento 120 potrebbe aprire nuove strade per comprendere il funzionamento degli atomi. Anche se non sappiamo ancora come utilizzare gli elementi superpesanti, ogni nuova scoperta amplia le nostre conoscenze scientifiche. La creazione dell elemento 116 con un raggio di titanio è un grande successo e pone le basi per la scoperta di nuovi elementi in futuro.

Lo studio è pubblicato qui:

https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.16079

e la sua citazione ufficiale - inclusi autori e rivista - è

J.M. Gates, R. Orford, D. Rudolph, C. Appleton, B.M. Barrios, J.Y. Benitez, M. Bordeau, W. Botha, C.M. Campbell, J. Chadderton, A.T. Chemey, R.M. Clark, H.L. Crawford, J.D. Despotopulos, O. Dorvaux, N.E. Esker, P. Fallon, C.M. Folden III, B.J.P. Gall, F.H. Garcia, P. Golubev, J.A. Gooding, M. Grebo, K.E. Gregorich, M. Guerrero, R.A. Henderson, R.-D. Herzberg, Y. Hrabar, T.T. King, M. Kireeff Covo, A.S. Kirkland, R. Krücken, E. Leistenschneider, E.M. Lykiardopoulou, M. McCarthy, J.A. Mildon, C. Müller-Gatermann, L. Phair, J.L. Pore, 1 E. Rice, K.P. Rykaczewski, B.N. Sammis, L.G. Sarmiento, D. Seweryniak, D.K. Sharp, A. Sinjari, P. Steinegger, M.A. Stoyer, J.M. Szornel, K. Thomas, D.S. Todd, P. Vo, V. Watson, P.T. Wooddy. Towards the Discovery of New Elements: Production of Livermorium (Z=116) with 50Ti. Submitted to Physical Review Letters, 2024 [abstract]
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