قام الفيزيائيون للتو بإنشاء عنصر باستخدام شعاع الجسيمات

أعلن فريق من العلماء في مختبر لورانس بيركلي الوطني في كاليفورنيا اليوم عن تخليق ليفرموريوم، أو العنصر 116، باستخدام شعاع جسيمات التيتانيوم لأول مرة.

يضع هذا الإنجاز العلماء على مقربة من جزيرة الاستقرار، وهي النقطة النظرية التي قد تكون عندها العناصر فائقة الثقل طويلة الأمد، مما يجعل دراستها أسهل.

وقال راينر كروكن، مدير العلوم النووية في مختبر بيركلي، في بيان مختبري: “كنا بحاجة إلى أن تكون الطبيعة لطيفة، وكانت الطبيعة لطيفة”. “نعتقد أن صنع 120 سيستغرق حوالي 10 مرات أطول من 116. الأمر ليس سهلا، لكنه يبدو ممكنا الآن.”

وتم الإعلان عن اكتشاف الفريق اليوم وعرضه في مؤتمر الهيكل النووي 2024. سيتم نشر ورقة الفريق قريبًا على مستودع ما قبل الطباعة arXiv وتم تقديمها إلى رسائل المراجعة البدنية.

شعاع التيتانيوم يولد العنصر 116

استخدم الباحثون شعاعًا من التيتانيوم 50 (أحد نظائر العنصر) في محاولة لتوليد العنصر 116، ليفرموريوم. لقد نجحوا، مما جعله أثقل عنصر تم تصنيعه حتى الآن في مختبر بيركلي. وقد شارك باحثو المختبر في اكتشاف 16 عنصرًا حتى الآن، بدءًا من التكنيتيوم (43) وحتى السيبورجيوم (106).

وقالت جاكلين جيتس، عالمة نووية في مختبر بيركلي والتي قادت الجهود الأخيرة، في نفس الإصدار: “نحن واثقون جدًا من أننا نرى العنصر 116 وجسيماته التابعة”. “هناك احتمال بنسبة 1 في 1 تريليون أن تكون مجرد صدفة إحصائية.”

لتحويل التيتانيوم إلى شعاع، قام العلماء بتسخين جزء من العنصر حتى بدأ يتبخر عند درجة حرارة تقارب 3000 درجة فهرنهايت (1649 درجة مئوية). بعد ذلك، قام الفريق بقصف التيتانيوم بأشعة الميكروويف، وإزالة 22 من إلكتروناته وتجهيز الأيونات لتسريعها في Cyclotron مقاس 88 بوصة في مختبر بيركلي.

كانت أيونات التيتانيوم موجهة إلى هدف – البلوتونيوم في هذه الحالة – وتضرب تريليونات من الأيونات الهدف في الثانية لتندمج في عنصر مختلف تمامًا. وفي نهاية المطاف، قام الفريق بصنع ذرتين من ليفرموريوم خلال 22 يومًا من العمليات. يعد استخدام التيتانيوم في الشعاع طريقة جديدة لصنع عناصر أثقل. في السابق، كانت العناصر من 114 إلى 118 تُصنع باستخدام حزمة من الكالسيوم-48.

قالت جنيفر بور، عالمة الفيزياء النووية في بيركلي: “عندما نحاول صنع هذه العناصر النادرة بشكل لا يصدق، فإننا نقف على الحافة المطلقة للمعرفة والفهم البشري، وليس هناك ما يضمن أن الفيزياء ستعمل بالطريقة التي نتوقعها”. مجموعة العناصر الثقيلة في المختبر. “إن إنشاء العنصر 116 باستخدام التيتانيوم يؤكد صحة طريقة الإنتاج هذه، ويمكننا الآن التخطيط للبحث عن العنصر 120.”

التالي: البحث عن العنصر 120

إذا نجح الفريق في هذه المطاردة، فيمكنهم إنشاء العنصر 120، والذي سيكون أثقل ذرة تم إنشاؤها حتى الآن. سيكون العنصر 120 جزءًا مما يسمى بجزيرة الاستقرار، وهي فئة من العناصر فائقة الثقل التي ستعيش لفترة أطول من العناصر فائقة الثقل المكتشفة حتى الآن.

وفقًا لإصدار المختبر، يمكن أن تبدأ محاولة إنشاء العنصر 120 في عام 2025، وبعد ذلك سيستغرق إنتاج العنصر عدة سنوات في حالة نجاح الفريق. يعمل الفيزيائيون في النهاية العميقة للجدول الدوري، مع التركيز على إيجاد حد أثقل وأطول عمرًا للذرة.