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Le teorie sono state introdotte fin dagli anni '60 sulla possibile esistenza di elementi superpesanti. I loro nuclei più longevi potrebbero dare origine a una cosiddetta "isola di stabilità" ben oltre l'elemento uranio. Però, un nuovo studio, guidato da fisici nucleari dell'Università di Lund, mostra che un manifesto di fisica nucleare di 50 anni fa deve ora essere rivisto.
L'elemento più pesante presente in natura è l'uranio, con un nucleo contenente 92 protoni e 146 neutroni. I nuclei degli elementi più pesanti diventano sempre più instabili a causa dell'aumento del numero di protoni carichi positivamente. Decompongono quindi sempre più velocemente, di solito entro una frazione di secondo.
Una combinazione "magica" di protoni e neutroni può tuttavia portare a elementi con tempi di vita in rapido aumento. Proprio un tale numero "magico" di protoni è stato a lungo previsto per l'elemento flerovio, che ha il numero atomico 114 nella tavola periodica. Alla fine degli anni '60 fu introdotta una teoria dal fisico di Lund Sven-Gösta Nilsson, tra gli altri, che una tale isola di stabilità dovrebbe esistere intorno all'elemento 114, allora ancora da scoprire.
"Questo è una specie di Santo Graal nella fisica nucleare. Molti sognano di scoprire qualcosa di esotico come un longevo, o anche stabile, elemento superpesante, " dice Anton Såmark-Roth, studente di dottorato in fisica nucleare presso l'Università di Lund.
Ispirato dalle teorie di Nilsson, i ricercatori hanno studiato in dettaglio l'elemento flerovio e hanno fatto scoperte rivoluzionarie. L'esperimento è stato condotto da un gruppo di ricerca internazionale guidato da Dirk Rudolph, un professore all'Università di Lund.
Nell'ambito del programma di ricerca FAIR Phase-0 presso l'impianto di accelerazione di particelle GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung a Darmstadt, Germania, fino a 6 1, 018 (6, 000, 000, 000, 000, 000, 000) i nuclei atomici di calcio-48 sono stati accelerati al 10% della velocità della luce. Hanno bombardato un sottile film di raro plutonio-244 e, attraverso la fusione nucleare atomica, si potrebbe creare flerovio, un atomo alla volta. Nell'esperimento di 18 giorni, il team di ricerca ha poi registrato il decadimento radioattivo di alcune decine di nuclei di flerovio in un dispositivo di rilevamento sviluppato appositamente a Lund.
Attraverso l'esatta analisi dei frammenti di decadimento e dei periodi entro i quali sono stati rilasciati, il team potrebbe identificare nuovi rami di decadimento del flerovio. È stato dimostrato che questi non potevano essere riconciliati con le proprietà "magiche" dell'elemento precedentemente previste.
Per mezzo di un sistema di rivelatori al silicio all'interno di una camera a vuoto circondata da nuovi rivelatori al germanio, l'energia e il tempo di arrivo dei nuclei di flerovio e dei loro prodotti di decadimento, per esempio. particelle alfa, elettroni o prodotti di fissione, così come i raggi X e i raggi gamma, sono stati registrati. Credito:A. Såmark-Roth, Università di Lund
Il fascio di calcio dall'acceleratore UNILAC è passato attraverso la linea di luce visibile a sinistra dell'immagine fino all'area bersaglio (centro dell'immagine) dove è avvenuta la fusione nucleare che ha portato alla produzione di flerovio. I prodotti della reazione nucleare e il fascio di calcio non reagito sono quindi passati attraverso i magneti visibili in rosso a destra, che isolava i nuclei di flerovio da tutte le altre particelle. Flerovium è quindi entrato nell'apparato di rilevamento all'estremità del separatore. Credito:G. Otto, GSI/FIERA
"Siamo stati molto contenti che tutta la tecnologia che circonda la nostra configurazione sperimentale abbia funzionato come doveva quando l'esperimento è iniziato. Soprattutto, poter seguire in tempo reale il decadimento di diversi nuclei di flerovio dalla sala di controllo è stato molto emozionante, "dice Daniel Cox, postdoc in fisica nucleare presso l'Università di Lund.
I nuovi risultati, pubblicato sulla rivista di ricerca Lettere di revisione fisica , sarà di notevole utilità per la scienza. Invece di cercare l'isola di stabilità intorno all'elemento 114, il mondo della ricerca può concentrarsi su altri elementi ancora da scoprire.
"E' stato un impegno impegnativo ma, Certo, esperimento molto riuscito. Ora sappiamo, possiamo passare dall'elemento 114 e invece guardarci intorno all'elemento 120, che non è stato ancora scoperto. Ora il viaggio verso l'isola della stabilità prenderà una nuova rotta, " conclude Anton Såmark-Roth.
