Após terem sido bem-sucedidos em sua tentativa de sintetizar o elemento de número atômico 116 (livermório) usando um feixe de titânio, cientistas estão prontos para tentar chegar a um novo elemento da tabela periódica: o elemento 120.
Se descoberto, o elemento de número atômico 120 seria o átomo mais pesado já criado, e ficaria na oitava linha da tabela periódica. (O número atômico representa o número de prótons de um átomo; que somado ao número de nêutrons resulta na massa deste átomo.)
Ilustração da tabela periódica mostra onde o elemento 120 ficaria localizado / Marilyn Sargent/Laboratório Berkeley
Os pesquisadores do Grupo de Elementos Pesados do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, nos EUA, apresentou os resultados do experimento na conferência Nuclear Structure 2024. O artigo científico está disponível no arXiv e foi submetido ao periódico Physical Review Letters.
A “descoberta” de elementos superpesados
É a primeira vez que os cientistas conseguem criar átomos de um elemento superpesado — todos aqueles com número atômico acima de 100 — utilizando um feixe de urânio. Mesmo que o estudo utilize a palavra “descoberta”, os elementos superpesados não existem na natureza, e só podem ser sintetizados em laboratório.
Para criar um elemento superpesado, os cientistas “chocam” dois elementos mais leves que combinados tenham o número de prótons desejado para o átomo final. Ou seja, a combinação de um elemento de número atômico 40 com um de número atômico 60 resultaria em um elemento de número atômico 100.
Para conseguir fazer isso na prática, os pesquisadores costumam utilizar um deixe de cálcio (que tem 20 prótons) para bombardear outro elemento alvo. Esta foi a primeira vez que um feixe de titânio (com 22 prótons) foi utilizado — e com sucesso — na fabricação de elementos superpesados.
O titânio foi escolhido para formar o novo feixe de átomos com número atômico maior, pois os elementos alvo de número atômico 100 (férmio) ou mais são muito instáveis e com a meia-vida muito curta, o que impossibilitaria a experiência bem-sucedida.
Os cientistas do Laboratório de Berkeley conseguiram fazer dois átomos de livermório, o elemento 116, usando um feixe de titânio, ao longo de 22 dias de operações no acelerador de íons pesados do laboratório, o 88-Inch Cyclotron.
Pesquisador Damon Todd segura o forno menor que um dedo mindinho utilizado para aquecer o titânio e formar o feixe / Marilyn Sargent/Berkeley Lab
A busca por um novo elemento
Agora que já existem provas de que o feixe de titânio funciona para sintetizar elementos superpesados, os cientistas querem criar um novo elemento para a tabela periódica, com 120 prótons.
“Quando tentamos fazer esses elementos incrivelmente raros, estamos no limite absoluto do conhecimento e da compreensão humana, e não há garantia de que a física funcionará da maneira que esperamos. Criar o elemento 116 com titânio valida que esse método de produção funciona, e agora podemos planejar nossa busca pelo elemento 120”, explicou Jennifer Pore, pesquisadora do Grupo de Elementos Pesados do Laboratório de Berkeley.
Para tentar sintetizar o elemento 120, cerca de 6 trilhões de íons de titânio por segundo precisarão atingir o elemento alvo (califórnio), que é mais fino que um pedaço de papel.
Além disso, os operadores do acelerador de íons pesados do laboratório precisam ajustar o feixe para que ele tenha a quantidade exata de energia. Se for pouca energia, os isótopos não se fundirão em um elemento pesado, se for muita, o titânio explodirá os núcleos no elemento alvo.
Os pesquisadores ainda não determinaram uma data para começar a tentar produzir o elemento 120 — uma vez iniciada, pode ser que a tentativa leve anos para produzir algum átomo do novo elemento, isso se acontecer.
“Mostramos que temos uma instalação capaz de fazer esse projeto, e que a física parece torná-lo viável”, disse Reiner Kruecken, diretor da Divisão de Ciência Nuclear do Laboratório de Berkeley. “Assim que tivermos nosso alvo, blindagem e controles de engenharia no lugar, estaremos prontos para assumir esse experimento desafiador.”