Üliraske element laenguarvuga 115 on perioodilisustabeli ukseläve piilunud aastast 2004. Toona teatas Venemaa Tuumauuringute Keskuse ning Ameerika Lawrence Livermore’i Riikliku Laboratooriumi teadlaste töörühm, et on uue elemendi, leppenimega ununpentium, katseliselt avastanud. Ent andmeid jäi väheks ning aatomi lagunes sedavõrd kiiresti, et uue elemendi avastamine ei saanud ametlikku kinnitust. Nüüd laekus elemendi 115. kohta uut katsesaagist.
Dirk Rudolfi juhitud Lundi Ülikooli töörühm teatas, et tekitasid kergemate osakeste põrgatamisel 30 ununpentiumi aatomit. Enne perioodilisustabelisse pääsemist peab avastuse kinnitama, nagu varasemaid Venemaa ja Ameerika töörühma tulemusigi, rahvusvaheline komitee IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry.
Üliraskete tuumade stabiilsusesaar asub graafiku paremal pool. Allikas: Wikipedia.
Uute elementide otsimine pole vaid perioodilisustabeli laiendusprojekt, vaid võimaldab avastada aine ehituse piire. Keemikud on ennustanud, et on olemas üliraskete stabiilsete tuumade rühm. Graafikul, mille ordinaatteljel on neutronite ning abtsissteljel prootonite arv, moodustab nimetatud rühm omaette stabiilsusesaare (loe siit). Esialgu on tegu vaid teooriaga. Saaks Lundi töörühma katse kinnitatud, oleks ühtlasi tegemist esimese ametliku jäädvustatud 115. elemendi röntgen- ja gammaemissiooniga. Nende teadmiste varalt avarduks üliraskete tuumade siseehituse mõistmine.
Perioodilisuse tabeli igale elemendile vastab laenguarv, mis võrdub tuuma prootonite arvuga. Enamik uraanist (Z=92) raskemaid elemente on väga ebastabiilsed ning lagunevad sekunditega, mistõttu on nende jälgi keeruline loodusest leida. Raskeid aatomeid saab aga laboris viivuks valmistada, põrgatades selleks kergemate aatomite tuumi. Põrgete laengujälg jääb detektorisse, mille väljutatud andmeis tuhlamine võib, aga harva, päädida uue tuuma avastamisega.
Ununpentium oli teooria järgi stabiilne isotoop. Ent kui Venemaa Dubna Tuumateaduskeskuse teadlase Yuri Oganessiani töörühm tõepoolest 2003. aastal 115. elemendi aatomi valmistas, osutus see äärmiselt ebastabiilseks ning lagunes ligikaudu 100 millisekundiga. Toonases katses tulistati ameeriitsiumi (Z=95) lehe pihta kaltsiumi (Z=20) aatomeid.
IUPAC andis Venemaa töörühma tulemustele veto, leides, et tulemused ei ole piisavalt selged. Ununpentium võib detektorisse jätta mitut eri sorti lagujälgi, mida on kohati keeruline algosakeseni jälitada. Asjaolu, et Venemaa töörühm leidis vaid tosin enam-vähem sobivat trajektoori, ei andnud komisjonile kindlust.
Lundi Ülikoolis otsustati sama katset korrata. Nüüd valmistati väidetavalt 30 uue elemendi tuuma. „Uute, tugevamate tulemustega saame anda enesekindlama otsuse. Katse on korratav ja tulemused samad,“ ütles IUPAC komitee esimees Paul Karol, kes vastutab 113-st suurema järjenumbriga elementide ametliku kinnitamise eest.
Lisaks laengutrajektoorile salvestas Lundi töörühm ununpentiumi lagunemise röntgen- ja gammakiirgussignaali. Iga element väljutab lagunemisel röntgenkiirgust, mille karakteerne energia sõltub aatomi elektronide ning tuuma vahelisest interaktsioonist. „Röntgenjälg on perioodilisuse tabeli sõrmejälg. See on väga oluline karakteristik,“ lisas Karol. Et IUPAC-i komisjon ei ole veel katseandmete vaatamisega lõpule jõudnud, ei saa Karol elemendi avastust innitada.
Gammasignaalid võivad anda informatsiooni 115. elemendi omaduste, muu hulgas selle spinni ning aatomi ergastusnivoode kohta. Yuri Oganessian leiab, et tulemused on uue elemendi kinnitamisest tähtsamad, sest üliraskete elementide füüsika on alles lapsekingades.
Allikas: NewScientist