تم تحضير العنصر الكيميائي رقم 117 في الجدول الدوري

قام فريق دولي من العلماء من روسيا والولايات المتحدة الأمريكية، يضم قسمين من مختبرات الطاقة الوطنية وجامعتين، بتحضير العنصر الجديد فائق الثقل برقم ذري 117. عمر العنصر الجديد، تم إعداده الآن لأول مرة في العالم مختبريًا، يتحقق من التأكيد على وجود عناصر فائقة الثقل في "جزيرة" الاستقرار في الجدول الدوري.

وقال العالم يوري أوغانيسيان، أحد الباحثين الرئيسيين في المشروع، إن "اكتشاف العنصر 117 هو تتويج لرحلة استمرت عقدا من الزمن تهدف إلى توسيع الجدول الدوري وكتابة الفصل التالي في دراسة العناصر الثقيلة".

وأكد الفريق وجود العنصر 117 من خلال ملاحظة أنماط الاضمحلال التي تم الحصول عليها بعد قصف هدف البركيليوم المشع بواسطة أيونات الكالسيوم. ويعتمد نجاح التجربة على توفر وسائل كشف خاصة في منشأة معجل الجسيمات في دوبنا (قرب موسكو)، وفي منشآت فريدة لإنتاج الأيونات وفصلها في أوك ريدج (الولايات المتحدة الأمريكية)، وقدرات خاصة لتحليل المعلومات النووية. في مختبر ليفرمور (كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية).

يقول جورج ميلر، مدير مختبر ليفرمور: "يعد هذا إنجازًا كبيرًا في العلوم". "إن اكتشاف العنصر الجديد يوفر رؤى جديدة حول تكوين الكون وهو شهادة على قوة العلم والتكنولوجيا في المؤسسات المشتركة."

ويضيف أحد شركاء البحث: "إن هذا التعاون الذي أدى إلى اكتشاف العنصر 117، يثبت الأهمية الكبيرة للعمل المشترك بين العلماء من مختلف البلدان والمؤسسات عندما يواجهون تحديات علمية معقدة".

بدأت الرحلة البحثية، التي استمرت عامين، في منشأة النظائر في أوك ريدج بالتشعيع لمدة 250 يومًا للحصول على 22 مليجرامًا من البركيليوم. في الخطوة التالية، استغرق الأمر 90 يومًا لفصل وتنقية البرسيليوم، و150 يومًا أخرى من قصف هدف البرسيليوم بالأيونات وفي الخطوة الأخيرة تحليل المعلومات ومراجعة النتائج من قبل الفريق بأكمله. أدت العملية برمتها إلى الحصول على المادة المستهدفة في الراكليوم الذي كان نصف عمره 320 يومًا.

في التجربة، تم إنشاء ست ذرات من العنصر 117. لكل ذرة، نظر الفريق في اضمحلال ألفا من الذرة 117 إلى 115 ومن هناك إلى 113 وهكذا، حتى انقسمت في النهاية إلى عنصرين أخف وزنا. في المجمل، تم إنشاء 11 نظيرًا جديدًا "غنيًا بالنيوترونات"، مما يقرب الباحثين خطوة أخرى من "جزيرة الاستقرار" المضمونة للعناصر فائقة الثقل.

"جزيرة الاستقرار" هو مفهوم في الفيزياء النووية يشير إلى احتمال وجود منطقة خارج الجدول الدوري الحالي حيث ستظهر العناصر الجديدة فائقة الثقل التي تحتوي على أعداد خاصة من النيوترونات والبروتونات استقرارًا متزايدًا. ومن شأن مثل هذه الجزيرة أن توسع الجدول الدوري ليشمل عناصر أثقل وتدعم عمرًا أطول للنظائر لمساعدة الباحثين في تجاربهم.

كان العنصر 117 هو العنصر الوحيد المفقود في العمود 7 (الهالوجينات) من الجدول الدوري. وفي طريقهم إلى جزيرة الاستقرار، تخطى الباحثون في البداية العنصر 117 بسبب صعوبة الحصول على المادة المستهدفة في الراكليوم. إن أنماط اضمحلال النظائر الجديدة التي لوحظت في هذه التجارب، وهي أقرب ما توصل إليه الباحثون على الإطلاق إلى جزيرة من الاستقرار، تدعم الاتجاه العام لزيادة الاستقرار في العناصر فائقة الثقل التي تحتوي على أعداد أكبر من النيوترونات في النواة. وتدعم هذه النتائج وجود جزيرة الاستقرار هذه.

يقول أحد الباحثين: "إن النتائج تسد الفجوة التي كانت موجودة وتدفعنا بشكل متزايد للانتقال من الأساس 116 - على حافة جزيرة الاستقرار".

ويرفع الاكتشاف الحالي عدد العناصر الجديدة التي اكتشفها هذا الفريق إلى ستة (113، 114، 115، 116، 117 و118 - وهو أثقل عنصر حتى الآن). وهذا هو العنصر الجديد الثاني الذي اكتشفه فريق أوك ريدج (61 و117). بالإضافة إلى ذلك، ساهم هذا المختبر في اكتشاف سبعة عناصر جديدة في المجمل.

منذ عام 1940، تمت إضافة 26 عنصرًا جديدًا إلى الجدول الدوري بالإضافة إلى اليورانيوم. ويشير أحد الباحثين إلى أن "هذه العناصر الجديدة توسع فهمنا للكون وتزودنا باختبارات مهمة للنظريات النووية". "إن وجود جزيرة الاستقرار، وهي فكرة نظرية تماما في ستينيات القرن الماضي، يوفر إمكانية توسيع الجدول الدوري بشكل أكبر مصحوبا بإنجازات علمية في فيزياء وكيمياء العناصر الثقيلة."

ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Physical Review Letters.

الرسوم المتحركة للتجربة

أخبار الدراسة