Evet! Bilim!Berkeley Lab’daki bilim insanları ilk kez titanyum parçacık demeti kullanarak 116. elementi (livermorium) sentezlediler. Daha önce fizikçiler, kalsiyum demeti kullanarak livermorium atomları yaratmışlardı. Yeni yöntem, tamamen yeni bir element yaratmaya doğru önemli bir adım.
Bilinen 118 elementten 16’sını keşfetmeleriyle tanınan Enerji Bakanlığı’na bağlı Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndaki (Berkeley Lab) bilim insanları, potansiyel olarak bir başka elementi, 120. elementi yaratma yolunda önemli bir adım attı.
Berkeley Lab’ın Ağır Element Grubu liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, titanyum ışın kullanarak süper ağır element 116’yı başarıyla sentezlediklerini duyurdu. Nükleer Yapı 2024 konferansında sunulan bu çığır açıcı gelişme, element 120’nin yaratılması için çok önemli. Ekip, ayrıntılı bulgularının ön baskı versiyonunu Cornell Üniversitesi’nin arXiv’inde, akademik dergi Physical Review Letters’ın resmi yayın için çalışmayı akran değerlendirmesi yapmasıyla yayınladı.
“Bu reaksiyon daha önce hiç gösterilmemişti ve 120’yi yapma girişimimize başlamadan önce bunun mümkün olduğunu kanıtlamak çok önemliydi,” dedi Berkeley Lab’da nükleer bilimci olan Jacklyn Gates. “Yeni bir elementin yaratılması son derece nadir bir başarıdır. Sürecin bir parçası olmak ve ileriye doğru umut vadeden bir yola sahip olmak heyecan verici.”
Ekip, laboratuvarın ağır iyon hızlandırıcısı olan 88 inçlik Siklotron’da 22 günlük operasyonlar sırasında 116. elementin, livermorium’un iki atomunu üretti. Fizikçiler, 120. elementin başarılı sentezinin daha da nadir olmasını, potansiyel olarak 116. elementten 10 kat daha uzun sürmesini bekliyor.
“Doğanın nazik olması gerekiyordu ve doğa nazikti,” dedi Berkeley Lab’ın Nükleer Bilim Bölümü müdürü Reiner Kruecken. “Kolay değil, ancak şu anda uygulanabilir görünüyor.”
Keşfedilirse, 120 numaralı element, periyodik tablonun sekizinci sırasında yer alan yaratılmış en ağır atom olacaktır. “Kararlılık adası” adı verilen teorize edilmiş bir süper ağır elementler bölgesine düşer. Adadaki atomların benzersiz özellikleri vardır. Şimdiye kadar keşfedilen ve neredeyse anında parçalanan süper ağır elementlerin aksine, proton ve nötronların kararlı bir kombinasyonu daha uzun ömürlü bir çekirdek yaratabilir ve derinlemesine bir çalışma yapılmasına olanak tanır.
Süper ağır elementler yaratma süreci iki hafif elementin kaynaşmasını içerir. Ancak bu inanılmaz derecede zordur ve başarılı bir kaynaşmadan önce genellikle trilyonlarca etkileşim gerektirir. Bu deney için en ağır pratik hedef, 98 protona sahip kaliforniyum-249’dur. 120. elementi yapmak için araştırmacıların, yaygın olarak kullanılan kalsiyum-48 ışınından farklı bir şekilde titanyum-50 atomlarından oluşan bir ışına ihtiyaçları vardır.
“Kalsiyum ışınından titanyum ışınına geçmenin bu elementleri üretme hızımızı nasıl değiştirdiğini görmek için yeni bir elementten biraz daha kolay bir şey yapmaya çalışmak önemli bir ilk adımdı,” dedi Berkeley Lab’ın Ağır Element Grubu’nda bir bilim insanı olan Jennifer Pore. “Titanyumla element 116’yı yaratmak bu üretim yönteminin işe yaradığını doğruluyor ve artık element 120’yi arama planımızı yapabiliriz.”
Berkeley Laboratuvarı’nın eşsiz tesislerini kullanarak süper ağır elementler üretme planı, Nükleer Bilim Danışma Komitesi’nin 2023 Nükleer Bilim Uzun Vadeli Planı’nda yer alıyor.
Her saniye yaklaşık 6 trilyon titanyum iyonu hedefe çarparak mıknatıslarla ayrılmış ve Muhteşem Heavy RECoil (SHREC) dedektörü tarafından tanımlanmış süper ağır elementler üretir. SHREC aygıtı, araştırmacıların ağır elementi daha hafif parçacıklara bozunurken tanımlamasına olanak sağlamak için enerji, konum ve zaman dahil olmak üzere çeşitli ölçümleri algılar.
Gates, ekibin bulgularına atıfta bulunarak, “116 numaralı elementi ve onun yavru parçacıklarını gördüğümüzden oldukça eminiz” dedi.
Element 120’yi yaratma girişimi için hazırlıklar devam ediyor ve deneyler gelecek yıl başlıyor. Ancak, çaba birkaç yıl sürebilir ve muhtemelen sadece birkaç element 120 atomu üretilebilir.
Gates, “Atomun ve periyodik tablonun sınırlarını bulmak istiyoruz,” dedi. “Şimdiye kadar bildiğimiz süper ağır elementler pratik amaçlar için kullanışlı olacak kadar uzun yaşamıyor, ancak gelecekte ne olacağını bilmiyoruz.”
Resim kredileri: Berkeley Lab