הוכן היסוד הכימי ה-117 בטבלה המחזורית

צוות מדענים בינלאומי מרוסיה ומארה”ב, הכולל שתי מחלקות של המעבדות הלאומיות לאנרגיה ושתי אוניברסיטאות, הכין את היסוד העל-כבד החדש שמספרו האטומי 117. זמן החיים של היסוד החדש, שהוכן עתה לראשונה במעבדה, מאמת את הסברה כי יסודות על-כבדים נמצאים ב”אי” של יציבות בטבלה המחזורית.

“גילוי היסוד ה-117 הינו השיא של מסע שנמשך עשור שלם ואשר נועד להרחיב את הטבלה המחזורית ולכתוב את הפרק הבא במחקר של יסודות כבדים,” אמר המדען Yuri Oganessian, אחד מהחוקרים הראשיים במיזם.

הצוות אישש את קיומו של יסוד 117 מתוך תצפית בתבניות דעיכה שהתקבלו בעקבות הפצצה של מטרת ברקליום רדיואקטיבי ע”י יוני סידן. הצלחת הניסוי הייתה תלויה בזמינות של אמצעי גילוי מיוחדים במתקן מאיץ החלקיקים ב- Dubna (סמוך למוסקבה), במתקנים ייחודיים להפקת יונים והפרדתם ב- Oak Ridge (ארה”ב), ויכולות מיוחדות לניתוח מידע גרעיני במעבדת Livermore (בקליפורניה, ארה”ב).

“זוהי פריצת-דרך משמעותית במדע,” אומר מנהל מעבדת Livermore, George Miller. “הגילוי של היסוד חדש מספק תובנות חדשות לגביי הרכב היקום ומהווה עדות לכוחם של המדע והטכנולוגיה של מוסדות משותפים.”

“שיתוף פעולה זה, שהוליד את הגילוי של יסוד 117, מוכיח את החשיבות הגבוהה של עבודה משותפת בין מדענים ממדינות וממוסדות שונים כאשר ניצבים בפניהם אתגרים מדעיים מורכבים,” מוסיף אחד מהשותפים למחקר.

מסע המחקר, שנמשך שנתיים, החל במתקן האיזוטופים אשר ב- Oak Ridge עם הקרנה של 250 ימים לשם קבלת 22 מיליגרמים של ברקליום. בשלב הבא, נדרשו 90 ימים לשם הפרדת וטיהור הברקליום, עוד 150 ימים של הפצצת היונים במטרת הברקליום ובשלב האחרון ניתוח המידע וסקירת התוצאות ע”י הצוות כולו. התהליך כולו הוביל לקבלת חומר המטרה ברקליום שזמן מחצית החיים שלו היה 320 ימים.

בניסוי נוצרו שישה אטומים של היסוד 117. עבור כל אטום, הצוות בחן את דעיכת האלפא שלו מאטום 117 ל- 115 ומשם ל- 113 וכן הלאה, עד אשר בסופו של דבר הוא נבקע לשני יסודות קלים יותר. בסה”כ, נוצרו 11 איזוטופים “עתירי-נויטרונים” חדשים, שמקרבים את החוקרים שלב נוסף ל”אי של יציבות” המובטח עבור היסודות העל-כבדים.

“אי של יציבות” הינו מושג בפיסיקה גרעינית המתייחס לקיומו האפשרי של איזור מעבר לטבלה המחזורית הנוכחית שבו יסודות על-כבדים (superheavy) חדשים המכילים מספרים מיוחדים של נויטרונים ופרוטונים יפגינו יציבות מוגברת. אי שכזה ירחיב את הטבלה המחזורית ליסודות כבדים אפילו יותר ויתמוך בזמן-חיים איזוטופי ארוך יותר שיסייע לחוקרים בניסוייהם.

יסוד 117 היה היסוד החסר היחיד בטור 7 (ההלוגנים) של הטבלה המחזורית. בדרכם לעבר האי של היציבות, החוקרים דילגו בתחילה על יסוד 117 בשל הקושי להשיג את חומר המטרה ברקליום. תבניות הדעיכה עבור האיזוטופים החדשים שנצפו בניסויים אלו, הכי קרוב שהחוקרים הגיעו אי-פעם לאי של היציבות, תומכות במגמה הכללית של יציבות מוגברת ביסודות על-כבדים עם מספרים גדולים יותר של נויטרונים בגרעין. ממצאים אלו תומכים בקיום אי של יציבות זה.

“הממצאים ממלאים את הפער שהיה קיים ומקדמים אותנו באופן הולך וגובר מיסוד 116 – על ספו של האי של היציבות,” אומר אחד מהחוקרים.

הגילוי הנוכחי מביא לשש את מספר היסודות החדשים שהתגלו ע”י צוות זה (113, 114, 115, 116, 117 ו- 118 – היסוד הכבד עד כה). זהו היסוד החדש השני שהתגלה ע”י צוות Oak Ridge (61 ו- 117). בנוסף, מעבדה זו תרמה לגילויים של שבעה יסודות חדשים בסה”כ.

מאז 1940, נוספו לטבלה המחזורית 26 יסודות חדשים מעבר ליסוד אוראניום. “יסודות חדשים אלו מרחיבים את הבנתנו לגביי היקום ומספקים לנו בדיקות חשובות של תיאוריות גרעיניות,” מציין אחד מהחוקרים. “קיום אי של יציבות, רעיון תיאורטי לחלוטין בשנות השישים של המאה הקודמת, מספק אפשרות להרחבה נוספת של הטבלה המחזורית בליווי פריצות-דרך מדעיות בפיסיקה והכימיה של יסודות כבדים.”

ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעיPhysical Review Letters .

אנימציה של הניסוי

הידיעה על המחקר