בואו לגלות כיצד מדענים יוצרים אטומים סופר-כבדים
בשנה שעברה החלו מדענים בגרמניה תהליך לייצור היסוד הכבד ביותר המתועד ביקום: יסוד 119.
במשך חמישה חודשים הם ניסו להתיך יחד אטומים של שני יסודות קלים יותר כדי ליצור אטום אחד גדול עם 119 פרוטונים בגרעין שלו. כמו יסודות סופר-כבדים אחרים שיוצרו בצורה מלאכותית (אלא עם 103 או יותר פרוטונים בגרעין), יסוד 119 יתכלה בתוך שבריר השנייה.
מדענים מתאמצים ליצור יסודות כבדים יותר ויותר כדי לזכות בשבחים (מדענים אמריקניים וסובייטיים נלחמו על התגליות שלהם לעתים תכופות במהלך המלחמה הקרה) וכדי להבין את התהליכים ששולטים בהתנהגות של גרעינים אטומיים. מאז שסיימו את הניסוי שלהם בסוף השנה שעברה, החוקרים הגרמנים עוברים על טרה-בייטים של מידע כדי למצוא רמז ליסוד 119. אם הם ימצאו הוכחה, יזכו המדענים לא רק בזכות לתת לו את שמו, הם יעשו משהו יוצר דופן אפילו יותר: יוסיפו שורה חדשה לטבלה המחזורית.
מתכון ליסוד 119
| אילוסטרציה: ג'ים קופ |
1. מאיצים
מאיץ חלקיקים לינארי במרכז GSI הלמהולץ למחק יונים כבדים בדארמסטאדט, גרמניה, מאיץ קרן של טיטניום מיונן במורד צינורית באורך 122 מ' במהירות של יותר מ-107.8 מיליון קמ"ש – 10 אחוז ממהירות האור.
2. התנגשות
במשך חמישה חודשים, קרן הטיטניום המיונן התרסקה אל תוך מטרה משובצת באטומי ברקליום. מדענים מעריכים שפעם בכל כמה מיליוני התנגשויות, אטום טיטניום, שיש לו 22 פרוטונים, יתנגש עם המטרה במהירות הנכונה בדיוק כדי שהוא יותך עם אטום ברקליום, שלו 97 פרוטונים, ויווצר אטום חדש בעל 119 פרוטונים.
3. הפרדה
האטומים הסופר כבדים החדשים מאסיביים יותר ונעים לאט בהרבה – רק שני אחוז ממהירות האור – מהטיטניום המיונן. הם גם מגיבים אחרת לשדה מגנטי. באמצעות מגנטים עוצמתיים, מדענים יכולים להניע את יסוד 119 מהטיטניום ולכיוון הגלאי.
4. גילוי
אטומים של יסוד 119 מטמיעים את עצמם בגלאי סיליקון. היסוד החדש הוא רדיואקטיבי, ובזמן שהוא נמצא בתוך הגלאי, הוא מקרין חלקיקי אלפא – שני פרוטונים ושני ניוטרונים – באופן צפוי. הגלאי מזהה את הפירוקים האלה, בהם המדענים משתמשים כדי להוכיח את קיומו של היסוד החדש.
| טיטניום + ברקליום = יסוד 119 |
כמה יסודות קיימים?
מוזלים מעריכים שליסוד הכבד ביותר יהיו עד 126 פרוטונים. מספר גבוה מכך יגרום לגרעין האטומי להיות בלתי יציב בצורה שלא יוכל להחזיק את עצמו יחד. המודלים גם מעריכים שאי של יציבות – אטומים בטבלה המחזורית שגרעיניהם בעלי נטייה פחותה להתכלות רדיואקטיבית – שוכן היכנשהו בין האטומים הסופר-כבדים.
מה הקטע של השמות?
האיחוד הבין-לאומי לכימיה טהורה ויישומית מאשר את שמו של כל יסוד. התהליך אורך שנים, בעיקר בגלל שקבוצות מחקר חייבות לאמת את תוצאות הניסוי הראשוניות. בעוד ממתינים לשמות הקבועים שלהם, יסודות סופר-כבדים זוכים למחזיקי מקום לטיניים. יסוד 117 נקרא אונופספטיום, שם המשלב את המילים הלטיניות אחד, אחד ושבע.
יסוד מס' 43 – טכנציום
אמיליו סגרה יצר את הטכנציום, היסוד הראשון שנוצר באופן מלאכותי, ב-1937. עם 43 פרוטונים בלבד, הוא היסוד הרדיואקטיבי היחיד שקל יותר מאורניום.
יסוד מס' 92 – אורניום
יותר מ-100 שנים חלפו מאז שהאורניום זוהה ב-1789, והפיזיקאי הצרפתי אנטואן אנרי בקרל גילה את המאפיינים הרדיואקטיביים שלו ב-1896.
יסודות מס' 93-103 – נפטוניום-פרמיום
ב-1940 פיזיקאים בברקלי יצרו את יסוד 93, היסוד הראשון הכבד יותר מאורניום. הוא נקרא בשלב מאוחר יותר נפטוניום. פלוטניום, יסוד 94, בא עד מהרה בעקבותיו. פיזיקאים יצרו את יסודות 95-103 בין 1940 ל-1961.
יסודות מס' 104-106 – רתרפורדיום-סיבורגיום
בין 1966 ל-1974, התחרו חוקרים סובייטים ואמריקנים ביניהם על הזכויות על יסודות 104 עד 106. האמריקנים קיבלו את 104 ואת 106; הרוסים קיבלו את 105.
יסודות מס' 107-112 – בוהריום-קופרניקיום
חוקרים במרכז GSI הלמהולץ למחקר יונים כבדים היו הראשונים לאשר את קיומו של יסוד 107 ב-1981. ב-15 השנים שלאחר מכן, הם יצרו את יסודות 108 עד 112.
יסודות מס' 113-118 – אונונטריום-אונונאוקטיום
בין 2003 ל-2011, מדענים ממעבדת ליברמור הלאומית והמכון המשולב למחקר גרעיני ברוסיה שיתפו פעולה כדי לגלות את יסודות 113 עד 118.
4: מספר היסודות המוכרים שעדיין חסר להם שם קבוע.
11: מספר היסודות שמרכיבים 99.9 אחוז מהאטומים בגוף האדם.
118: מספר היסודות המאומתים.
177: מספר הניוטרונים בגרעין יסוד 119.
200: מספר אלפיות השנייה המוערכים בזמן מחצית החיים של יסוד 119.
עוד על חידושים בגליון יולי של popular science ישראל – למבצע היכרות מיוחד לגולשי HWzone.co.il
