Experimento Incrível Revela Possibilidade de Criar Elementos Superpesados com Feixe de Titânio
Após um sucesso monumental na criação do elemento 116 (livermório) com um feixe de titânio, os cientistas estão prontos para a próxima grande meta: o elemento 120.
Se encontrado, o elemento 120 se tornará o átomo mais pesado já sintetizado, ocupando a oitava linha da tabela periódica. (O número atômico, que indica a quantidade de prótons, combinado com os nêutrons, define a massa atômica.)
Os pesquisadores do Grupo de Elementos Pesados do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, nos EUA, apresentaram suas descobertas na conferência Nuclear Structure 2024. O estudo está disponível no arXiv e foi enviado para o periódico Physical Review Letters.
Criação Inédita de Elementos Superpesados
Pela primeira vez, cientistas alcançaram a criação de átomos de elementos superpesados — aqueles com número atômico acima de 100 — usando um feixe de urânio. Embora a palavra “descoberta” seja utilizada, esses elementos não ocorrem naturalmente e só são produzidos em laboratório.
Para gerar um elemento superpesado, os cientistas “colidem” dois elementos mais leves para atingir o número de prótons desejado no átomo final. Por exemplo, a fusão de um elemento com número atômico 40 e outro com número atômico 60 cria um elemento com número atômico 100.
Na prática, os pesquisadores costumam usar um feixe de cálcio (com 20 prótons) para bombardear um elemento-alvo. Esta é a primeira vez que um feixe de titânio (com 22 prótons) foi empregado — e com sucesso — na produção de elementos superpesados.
O titânio foi escolhido para formar um novo feixe de átomos com número atômico maior, pois elementos-alvo com número atômico 100 (férmio) ou superior são extremamente instáveis e têm uma meia-vida muito curta, dificultando a realização bem-sucedida da experiência.
Os pesquisadores do Laboratório de Berkeley realizaram a criação de dois átomos de livermório, o elemento 116, utilizando um feixe de titânio. Esse feito ocorreu após 22 dias intensivos 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
Caçada ao Elemento 120: O Próximo Desafio
Agora que a eficácia do feixe de titânio na síntese de elementos superpesados está comprovada, os cientistas visam a criação de um novo elemento para a tabela periódica, com 120 prótons.
“Quando buscamos criar esses elementos raríssimos, estamos no limite absoluto do conhecimento e compreensão humana, sem garantia de que a física se comportará como esperamos. A criação do elemento 116 com titânio confirma que este método é viável, e agora podemos planejar nossa busca pelo elemento 120”, afirmou Jennifer Pore, pesquisadora do Grupo de Elementos Pesados do Laboratório de Berkeley.
Para sintetizar o elemento 120, cerca de 6 trilhões de íons de titânio por segundo terão que colidir com o elemento-alvo (califórnio), que é mais fino do que uma folha de papel.
Além disso, os operadores do acelerador de íons pesados do laboratório precisam calibrar o feixe com precisão. Se a energia for insuficiente, os isótopos não se fundirão em um elemento pesado; se for excessiva, o titânio destruirá os núcleos do elemento-alvo.
Os cientistas ainda não definiram uma data para iniciar a produção do elemento 120. Uma vez começada, a tentativa pode levar anos para gerar algum átomo do novo elemento, se é que isso ocorrerá.
“Demonstramos que nossa instalação é capaz de realizar esse projeto e que a física parece permitir sua viabilidade,” afirmou Reiner Kruecken, diretor da Divisão de Ciência Nuclear do Laboratório de Berkeley. “Quando tivermos nosso alvo, blindagem e controles de engenharia prontos, estaremos preparados para enfrentar esse experimento desafiador.”
