أعلن فريق من العلماء في مختبر لورانس بيركلي الوطني في كاليفورنيا اليوم أنهم تمكنوا من إنشاء الليفرموريوم، أو العنصر 116، باستخدام شعاع جسيمات التيتانيوم لأول مرة.
ويضع هذا الإنجاز العلماء على مقربة من جزيرة الاستقرار، وهي نقطة نظرية قد تكون فيها العناصر الثقيلة للغاية طويلة العمر، مما يجعلها أسهل للدراسة.
وقال راينر كروكين، مدير العلوم النووية في مختبر بيركلي، في بيان صادر عن المختبر: “كنا بحاجة إلى أن تكون الطبيعة لطيفة، وكانت الطبيعة لطيفة. نعتقد أن الأمر سيستغرق حوالي 120 وقتًا أطول من 116. الأمر ليس سهلاً، لكنه يبدو ممكنًا الآن”.
تم الإعلان عن اكتشاف الفريق اليوم وتم تقديمه في مؤتمر البنية النووية 2024. سيتم نشر ورقة الفريق قريبًا على مستودع المطبوعات المسبقة arXiv وتم تقديمها إلى رسائل المراجعة المادية.
شعاع التيتانيوم يولد العنصر 116
استخدم الباحثون شعاعًا من التيتانيوم-50 (نظير معين للعنصر) في محاولة لتوليد العنصر 116، الليفرموريوم. وقد نجحوا في ذلك، مما جعله أثقل عنصر تم تصنيعه حتى الآن في مختبر بيركلي. وقد شارك باحثو المختبر في اكتشاف 16 عنصرًا حتى الآن، من التكنيشيوم (43) إلى السيبورجيوم (106).
وفي نفس البيان، قال جاكلين جيتس، عالم نووي في مختبر بيركلي، والذي قاد الجهود الأخيرة: “نحن واثقون للغاية من أننا نرى العنصر 116 وجسيماته التابعة. وهناك احتمال بنسبة 1 إلى 1 تريليون أن يكون هذا مجرد صدفة إحصائية”.
ولتحويل التيتانيوم إلى شعاع، قام العلماء بتسخين جزء من العنصر حتى بدأ في التبخر عند درجة حرارة تقترب من 3000 درجة فهرنهايت (1649 درجة مئوية). ثم قام الفريق بقصف التيتانيوم بالموجات الدقيقة، مما أدى إلى إزالة 22 من إلكتروناته وتجهيز الأيونات للتعجيل في جهاز السيكلوترون 88 بوصة في مختبر بيركلي.
كانت أيونات التيتانيوم موجهة نحو هدف – البلوتونيوم في هذه الحالة – وضربت تريليونات الأيونات الهدف في الثانية الواحدة لتندمج في عنصر مختلف تمامًا. وفي النهاية، صنع الفريق ذرتين من الليفرموريوم خلال 22 يومًا من العمليات. يعد استخدام التيتانيوم في شعاع طريقة جديدة لصنع عناصر أثقل؛ في السابق، كانت العناصر من 114 إلى 118 تُصنع بشعاع من الكالسيوم-48.
قالت جينيفر بور، عالمة الفيزياء النووية في مجموعة العناصر الثقيلة بمختبر بيركلي: “عندما نحاول صنع هذه العناصر النادرة للغاية، فإننا نقف على حافة المعرفة والفهم البشري المطلق، ولا يوجد ما يضمن أن الفيزياء ستعمل بالطريقة التي نتوقعها”. “إن إنشاء العنصر 116 باستخدام التيتانيوم يثبت أن هذه الطريقة في الإنتاج تعمل ويمكننا الآن التخطيط لصيدنا للعنصر 120”.
التالي: البحث عن العنصر 120
إذا نجح الفريق في هذا البحث، فقد يتمكن من خلق العنصر 120، والذي سيكون أثقل ذرة تم خلقها حتى الآن. وسوف يكون العنصر 120 جزءًا مما يسمى جزيرة الاستقرار، وهي فئة من العناصر الفائقة الثقل والتي من شأنها أن تبقى على قيد الحياة لفترة أطول من العناصر الفائقة الثقل التي تم اكتشافها حتى الآن.
وبحسب البيان الصادر عن المختبر، فإن محاولة إنشاء العنصر 120 قد تبدأ في عام 2025، وبعد ذلك قد يستغرق الأمر عدة سنوات لإنتاج العنصر إذا نجح الفريق. ويعمل الفيزيائيون في الجزء العميق من الجدول الدوري، مع التركيز على إيجاد حد أثقل وأطول عمرًا للذرة.