نجح مجموعة من العلماء من مختبر بيركلي الوطني بولاية كاليفورنيا في تطوير طريقة جديدة لإيجاد وتخليق عناصر فائقة الثقل من خلال إطلاق حزم من الأيونات المشحونة على ذرات عناصر ثقيلة، مما قد يستدعي إضافة صف جديد إلى الجدول الدوري إذا وُجِدت هذه العناصر.
ويضم الجدول الدوري الحالي 118 عنصرا بدءا بعنصر الهيدروجين وينتهي عند عنصر الأوغانيسون المكتشف مؤخرا في عام 2016، ونظريا، يرى العلماء إمكانية إضافة عنصرين آخرين: العنصر 119 ويُدعى “يونينيوم”، والعنصر 120 ويُدعى “يونبينيليوم”، وهذان اللذان يُعتقد أنهما قد يقعا ضمن ما يُعرف بـ”جزيرة الثبات”.
“جزيرة الثبات”.. حيث تستقر الذرات
يُستخدم في الفيزياء النووية مصطلح “جزيرة الثبات” لوصف إمكانية أن يكون للعنصر “رقم سحري” ثابت للبروتونات والنيوترونات، مما يجعل النواة الذرية شديدة الاستقرار، وبالتالي لا تتحلل بسهولة.
ويرتبط كلا العنصرين المراد إضافتهما للجدول الدوري بهذه الحالة، إذ يُعتقد أن العناصر الفائقة الثقل تتمتع باستقرار نسبي مقارنة بالعناصر الأخرى. ويعتقد العلماء أن العناصر التي تقع ضمن جزيرة الثبات تتمتع بخصائص غير عادية، وقد لا تتحلل لعدة أشهر أو حتى سنوات مقارنة بالعناصر الأخرى التي تتحلل في لحظات أو أجزاء من الثانية.
كما يعتقد العلماء أن بلوغ هذه الجزيرة قد يسهم في إنتاج مواد جديدة يمكن الاستفادة منها في تطبيقات عديدة، مثل إنتاج الطاقة والاستخدامات الطبية. وحتى هذه اللحظة، لا يوجد عنصر مكتشف يقع ضمن نطاق جزيرة الثبات، مع وجود تكهنات مستمرة حول بعض العناصر بأنها قد تقترب من هذه الحالة.
ويرى الباحثون أن وجود العناصر الفائقة الثقل في هذا المستوى من الاستقرار لا يضمن أن تعمل القوانين الفيزيائية كما هو الحال في الحالة الطبيعية، وعليه، قد تكون ثمة مفاهيم جديدة حول سلوك المادة وتفاعلها.
تقنية جديدة لتصنيع العناصر الثقيلة
وبحسب دراسة جديدة نشرت في دورية “فيزيكال ريفيو ليترز” الشهر الماضي، فقد نجح العلماء باستخدام الطريقة الجديدة في تصنيع عنصر الليفرموريوم (العنصر 116) عبر قذف أيونات التيتانيوم المشحونة على عنصر البلوتونيوم-244.
وتُجرى هذه العملية في جهاز مسرع الجسيمات “سايكلوترون” في مختبر لورانس بيركلي الوطني، وتستمر على مدى 22 يوما، حيث يتم كل تصادم بفرصة ضئيلة للغاية لدمج الذرات لتشكيل عنصر ثقيل جديد. وعلى الرغم من أن التجربة أثمرت عن ذرتين فقط من الليفرموريوم، فإنها تعكس إمكانية توسيع الآفاق لتخليق عناصر فائقة الثقل.
وباستخدام أيونات التيتانيوم لضرب عنصر الكاليفورنيوم، وهو نظير أثقل من البلوتونيوم، يعتقد العلماء أنه بإمكانهم تطبيق التقنية نفسها لصنع عنصر “اليونبينيليوم”، أو العنصر 120.
وتقول الباحثة الرئيسية في الدراسة جاكلين غيتس في بيان صحفي “لم يُختبر هذا التفاعل من قبل، وكان من الضروري إثبات إمكانية تنفيذه قبل السعي لصنع العنصر 120”.
وإذا ما قرر الباحثون الشروع في تجربتهم الجديدة والمثيرة، فإن إيجاد العنصر 120 قد يستغرق وقتا أطول بعشرة أضعاف مقارنة بما جرى في التجربة السابقة.