Le misurazioni delle collisioni tra nuclei atomici piccoli e grandi da parte dei fisici RIKEN informeranno la ricerca per produrre nuovi elementi e potrebbero portare a una nuova chimica che coinvolge elementi superpesanti.

Due obiettivi allettanti sono quasi alla portata dei fisici nucleari sperimentali. Uno è quello di entrare nell'ottava riga della tavola periodica. Finora, gli scienziati hanno creato tutti gli elementi nelle prime sette righe, dall'idrogeno (un protone) all'oganesson (118 protoni). Così, sintetizzare elementi più pesanti aprirà nuove strade.

L'altro obiettivo è localizzare l'"isola di stabilità" nel mare dei nuclei superpesanti. Gli elementi superpesanti generalmente diventano più instabili quanto più protoni contengono. Per esempio, l'isotopo più stabile del nihonium (113 protoni) ha un'emivita di quasi otto secondi, mentre quello di oganesson è di soli 0,7 millisecondi. Ma i teorici pensano che questa tendenza cambierà per i nuclei che si trovano appena oltre l'oganesson. Essi ipotizzano che esista un nucleo particolarmente stabile che sia «doppiamente magico, " avere numeri magici sia di protoni che di neutroni. Gli elementi superpesanti di lunga durata apriranno un nuovo tipo di chimica, che comporta reazioni più lunghe.

Per realizzare questi obiettivi, gli sperimentatori devono determinare come massimizzare le loro possibilità di produrre nuclei superpesanti poiché si stima che occorrano più di tre mesi per sintetizzare un singolo atomo. Per fare questo, hanno bisogno di conoscere la forza repulsiva che due nuclei sperimentano quando si avvicinano l'uno all'altro a causa della forza attrattiva del potenziale nucleare.

Ora, Taiki Tanaka del RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science e collaboratori hanno misurato questa repulsione sparando piccoli nuclei (neon, magnesio e calcio) a quelli grandi (curio e uranio) e misurando come si sono dispersi.

Hanno scoperto che la barriera repulsiva è maggiormente interessata dalla deformazione del nucleo più grande, che ha la forma di un pallone da rugby. Il confronto con le funzioni di eccitazione per la produzione di elementi superpesanti noti suggerisce che sparare al nucleo più piccolo in modo che si avvicini al lato del nucleo più grande deformato sarà la strategia più efficace per produrre nuovi nuclei superpesanti.

Se questa tendenza vale per nuclei più pesanti, allora l'energia ottimale del nucleo più piccolo può essere determinata semplicemente misurando la barriera repulsiva del nucleo più grande, che dura solo un giorno. "Da questo studio sistematico, abbiamo proposto un nuovo metodo per stimare l'energia incidente ottimale per sintetizzare un nuovo elemento, "dice Tanaka.

Il team prevede di utilizzare questa conoscenza per creare nuovi elementi superpesanti. "A breve termine, proveremo a creare nuovi elementi come gli elementi 119 o 120, " spiega Tanaka. "In un decennio o due, vogliamo raggiungere l'isola della stabilità, ma non siamo sicuri di dove sia."