La creaci¨®n del elemento qu¨ªmico 114 apunta hacia la perseguida isla de estabilidad

Ser¨ªa el ¨¢tomo m¨¢s pesado que haya existido en la Tierra, y probablemente en el Universo. Con una masa at¨®mica de 289 (114 protones y 175 neutrones en su n¨²cleo), supera ampliamente la del elemento 112 (277), el m¨¢s pesado hasta ahora, y en cerca de un 50% la de un ¨¢tomo de plomo. Un equipo de investigadores rusos y estadounidenses, liderados por Yuri Oganessian, tras cuatro meses de experimentos en el Instituto de Investigaci¨®n Nuclear de Dubna (Rusia), lograron indicios en diciembre pasado de la creaci¨®n de un n¨²cleo de este nuevo elemento. La consecuci¨®n del elemento 114 no ser¨ªa s¨®lo un pelda?o m¨¢s en la incesante carrera por aumentar la lista de la tabla peri¨®dica de elementos. Si los pron¨®sticos de la teor¨ªa vigente sobre los n¨²cleos at¨®micos son correctos, se podr¨ªa estar a las puertas de conseguir elementos superpesados de suficiente estabilidad como para permitir todo tipo de ensayos f¨ªsicos y qu¨ªmicos y con los que construir, quiz¨¢, materiales nuevos de propiedades insospechadas.

30 segundos de vida

Los 30 segundos de vida que tuvo, al parecer, el nuevo ¨¢tomo parecen confirmar la existencia de una isla de estabilidad en las inmediaciones de los elementos 114 o 115. Aunque 30 segundos puedan parecer un periodo demasiado corto de tiempo, hay que tener en cuenta que los elementos inmediatamente anteriores apenas sobreviven unas mil¨¦simas de segundo, siendo el 111 el m¨¢s fugaz, ya que su vida media es de s¨®lo 1,5 milisegundos. De hecho, todos los elementos transur¨¢nidos, que son los que ocupan los puestos 93 en adelante, son inestables y se desintegran en periodos de tiempo cada vez m¨¢s cortos, y a partir del 107 ninguno supera el segundo. De ah¨ª la esperanza que suscita entre los f¨ªsicos nucleares el hallazgo, que a¨²n debe ser confirmado. Los te¨®ricos consideran que la isla de estabilidad predicha debe encontrarse en n¨²cleos cuya masa at¨®mica se acerque a 298. La raz¨®n de esta predicci¨®n es puramente geom¨¦trica y se debe a que los protones y neutrones concentrados en semejante n¨²mero deben formar una esfera perfecta. Es lo que ocurre con otros is¨®topos, como el ox¨ªgeno-16 y el plomo-208. Protones y neutrones van formando capas sucesivas y parece ser que cuando completan una nueva capa tienden a ser estables.

Los is¨®topos con 298 part¨ªculas, que podr¨ªan ser de diferentes elementos, como el 114 y el 115, cumplir¨ªan esta norma y podr¨ªan ser lo bastante estables como para tener vidas medias de varios millones de a?os de duraci¨®n. Y adem¨¢s los n¨²cleos de masa cercana podr¨ªan tener vidas medias de varios a?os.

Todos los elementos transur¨¢nidos fueron creados en laboratorio, aunque m¨¢s tarde se descubrieron trazas de uno de ellos, el plutonio (el 94), en la naturaleza. Salvo los primeros, el medio para conseguirlos es el bombardeo de un blanco de alg¨²n material pesado con ¨¢tomos de otro m¨¢s ligero para inducir la fusi¨®n de algunos n¨²cleos de ambos. Para ello, y dado que los n¨²cleos tienen carga el¨¦ctrica positiva, es necesario superar la barrera electrost¨¢tica, lo que exige emplear grandes aceleradores que proporcionen energ¨ªa cin¨¦tica a los ¨¢tomos empleados en el bombardeo. En el caso del elemento 114, la diana estaba hecha de plutonio-244 y las bombas de calcio-48.

Competici¨®n cient¨ªfica

Desde hace d¨¦cadas ha habido una aut¨¦ntica competici¨®n cient¨ªfica para ir creando nuevos elementos entre estadounidenses, a trav¨¦s del Lawrence Berkeley National Laboratory de California, rusos, mediante el Laboratorio de Reacciones Nucleares de Dubna, y alemanes, con el Laboratorio de Iones Pesados de Darmstadt. Los estadounidenses se anotaron los primeros ¨¦xitos, con la creaci¨®n de los elementos 93 a 99. El 100 se encontr¨® entre las cenizas del primer ensayo termonuclear realizado en las islas Bikini en 1952. Los siguientes fueron objeto de disputa entre americanos y rusos y la Uni¨®n Internacional de Qu¨ªmica Pura y Aplicada decret¨® en su d¨ªa, en una decisi¨®n salom¨®nica, adjudicar el 101 a Berkeley, el 102 a Dubna, el 103 y el 105 a ambos, el 104 a los rusos y el 106 a los americanos. Los alemanes, los ¨²ltimos en entrar en la competici¨®n, se han adjudicado los elementos 107 a 112, aunque el 110 se considera una consecuci¨®n conjunta de los tres contendientes.Pero en este campo, como en el espacial, parece llegada la hora de la colaboraci¨®n. De hecho, en el centro de investigaci¨®n ruso han participado en este experimento 18 cient¨ªficos del propio centro y cinco estadounidenses del Lawrence Livermore Laboratory, que tambi¨¦n ha proporcionado los is¨®topos de calcio y plutonio empleados. Adem¨¢s, la confirmaci¨®n del hallazgo se intentar¨¢ realizar en el ciclotr¨®n de 88 pulgadas de Berkeley, seg¨²n ha confirmado Albert Ghiorso, uno de los cient¨ªficos m¨¢s reputados en este campo y que ha participado en la elaboraci¨®n de 12 elementos nuevos.

Seg¨²n revelaba hace unos meses la revista Science, los tres laboratorios preparaban experimentos para conseguir el nuevo elemento y acercarse al n¨²mero m¨¢gico de masa at¨®mica 298, incluso salt¨¢ndose el elemento 113, que a¨²n no ha sido fabricado. El is¨®topo conseguido se aproxima a ese n¨²mero m¨¢gico pero a cierta distancia a¨²n, de modo que el reto de alcanzar la masa at¨®mica exacta que la teor¨ªa predice como altamente estable contin¨²a siendo un objetivo v¨¢lido que ahora ser¨¢ atacado con mayor inter¨¦s.

La ciencia-ficci¨®n ha explotado ya la idea de los materiales hechos con este tipo de elementos, y en Star-Trek, por ejemplo, aparece una nave enemiga revestida con un material hecho de un elemento superpesado y desconocido, que posee cualidades sorprendentes. Pero a pesar del entusiasmo de los f¨ªsicos, la posibilidad de hacer realidad esta idea es enormemente remota, ya que los medios necesarios para fabricar artificialmente estos elementos en cantidades significativas est¨¢n por ahora fuera de nuestro alcance. Del elemento 114 s¨®lo se habr¨ªa conseguido un ¨¢tomo, pero del 105, uno de los mejor conocidos en esta zona de la tabla peri¨®dica, se han fabricado ya decenas de millones de ellos y sin embargo todos juntos apenas pesar¨ªan una milmillon¨¦sima de miligramo.