Avanzando hacia la isla de estabilidad de elementos superpesados

Los físicos teóricos, predijeron hace muchos años la existencia de una posible “isla de estabilidad” en la que elementos mucho más pesados que el uranio tuvieran una vida relativamente larga, y no las típicas fracciones de milisegundos a las que nos tienen acostumbrados los físicos cada vez que anuncian el descubrimiento de un nuevo elemento. Ahora, un equipo compuesto por 24 científicos de 10 instituciones de investigación de todo el mundo, ha aportado las primeras evidencias experimentales.

El Hassio-270 tuvo una vida larga

Experimento confirma las predicciones de un núcleo superpesado relativamente estable compuesto por 108 protones y 162 neutrones.

Por match Jacoby

Un núcleo radiactivo que se sustenta durante casi medio minuto antes de destruirse difícilmente parece estable. Pero aún así, comparado con las efímeras vidas de sus superpesados vecinos atómicos, el breve período de apenas 30 segundos que transcurrieron desde la creación hasta la desintegración de cuatro átomos de un recién descubierto isótopo del elemento 108, les dan la apariencia de ser sólidos como una roca.

Los físicos teóricos predijeron hace años que algunos núcleos de elementos mucho más masivos que el uranio deberían poder sobrevivir durante períodos de tiempo relativamente largos – posiblemente lo bastante largos como para inspeccionar sus propiedades químicas – en caso de poder ser sintetizados. En el diagrama de los núclidos (núcleos radiactivos), los teóricos señalaron un región con coordenadas correspondientes a 114 protones y 184 neutrones, e indicaron que los núcleos con esos números “mágicos” de partículas subatómicas deberían caer en el centro de una isla de estabilidad. La longevidad nuclear, de acuerdo con los modelos, se debe al cierre de las capas de los protones y neutrones, lo cual hace que las partículas se vuelvan estables en contra de la fisión espontánea; un poco como le ocurre a una capa exterior repleta de electrones, que dota a los gases nobles de inercia química. Los experimentadores, sin embargo, no habían encontrado el modo de alcanzar el centro de la isla.

Otros teóricos calcularon los efectos de las sub-capas cerrándose en otro núcleo superpesado. Llegaron a la conclusión de que in isótopo de hassio conteniendo 108 protones y 162 neutrones (270Hs) debería de sobrevivir durante un período largo – mucho más largo que las vidas de un milisegundo o menos, típicas de la mayoría de los núclidos más pesados.

Ahora, un equipo internacional de experimentadores ha detectado cuatro de esos átomos y ha inspeccionado algunas de sus propiedades químicas durante los apenas 30 segundos que sobrevivió (Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 242501). Los hallazgos confirman las predicciones y aportan nuevos datos estadísticos con los cuales habrá que refinar los modelos teóricos. El equipo incluye a 24 científicos de 10 instituciones de investigación, incluyendo la Universidad Técnica de Munich (TUM) y el Instituto para Investigación de Iones Pesados (GSI), ambos en Alemania, así como otras instituciones rusas, estadounidenses, suizas, japonesas, chinas y polacas.

Tal y como Jan Dvorak explica (estudiante graduado del TUM, ver foto superior), el núcleo de hassio se formó disparando un haz altamente energético de proyectiles de 26Mg contra un objetivo enriquecido de 248Cm. El objetivo había sido además desnaturalizado con una pequeña cantidad de gadolinio para producir isótopos del homólogo más ligero del hassio, el osmio. Durante la formación, se expusieron productos nucleares a una corriente de oxígeno. Gracias a estudios anteriores realizados con el 269Hs, los científicos habían aprendido que el hassio y el osmio – pero no así otros elementos pesados – forman tetróxidos volátiles, lo cual les dotaba de un método para filtrar productos no deseados.

Durante los últimos experimentos, los óxidos volátiles fueron transferidos a un detector cromatográfico multifase, que había sido enfriado longitudinalmente en un gradiente que fue desde la temperatura ambiente hasta un extremo de -150ºC. Basándose en los dos conjuntos de experimentos, el 269Hs y el 270Hs mostraron distintas propiedades nucleares y propiedades químicas similares, tal y como se esperaba.

El estudio esboza un bosquejo muy consistente de esa región del diagrama de núclidos y hace un uso inteligente de la química para conseguir una asignación de número atómico, comenta Kenton J. Moody, investigador de elementos pesados y líder del grupo de Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de los EE.UU. Moody añade que las observaciones respaldan los cálculos teóricos que los científicos han venido usando para predecir las propiedades de los transactínidos y para planificar experimentos con elementos superpesados.

Chemical & Engineering News

Traducido de Hassium-270 Is Long-Lived.

4 Comentarios

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pablopablo

es muy interesante y completo, me gustaria saver si son utilizados con algun fin medicinal, o algun otro

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