El nuevo elemento qu¨ªmico 114 dispara el inter¨¦s por la "isla de la estabilidad"

Los viajes de descubrimiento siempre son actos de fe. Cuando Fernando Magallanes zarp¨® de Suram¨¦rica rumbo al Oeste, estaba convencido de que su ruta llevaba a las Molucas, las codiciadas Islas de las Especias, en el Oc¨¦ano Pac¨ªfico.Los sue?os relacionados con otra fabulosa isla han llevado a los f¨ªsicos nucleares a lanzarse a territorio desconocido utilizando haces de part¨ªculas acelerados hasta alcanzar enormes energ¨ªas. Su dominio no est¨¢ formado por los reinos de Espa?a y Portugal extendidos por medio mundo por decreto papal, sino por el reino peri¨®dico de los elementos qu¨ªmicos. ?Hasta d¨®nde se extiende y qu¨¦ hay m¨¢s all¨¢ de los mapas actuales?

El sue?o perseguido durante las tres ¨²ltimas d¨¦cadas por f¨ªsicos de Rusia, Alemania y California es el de una isla de estabilidad en la que elementos m¨¢s pesados que el plutonio fabricados por el hombre ya no se descomponen en el instante de su creaci¨®n y recuperan cierta estabilidad. Si esta isla existiese tal como la teor¨ªa prev¨¦, albergar¨ªa una nueva colecci¨®n de sustancias nunca vistas sobre la Tierra que los qu¨ªmicos podr¨ªan explorar a su conveniencia en lugar de en fugaces instantes de tan s¨®lo unos microsegundos. La noticia en enero de que unos cient¨ªficos rusos del Instituto Conjunto de Investigaci¨®n Nuclear de Dubna, cerca de Mosc¨², han creado el elemento 114 ha proporcionado el primer indicio de que esta tierra prometida existe.

N¨²mero at¨®mico

En la naturaleza hay 94 elementos. Est¨¢n convenientemente clasificados seg¨²n el n¨²mero de protones de su n¨²cleo at¨®mico: empezando por el 1 en el hidr¨®geno, se avanza hasta el 6 en el carbono, el 26 en el hierro, hasta llegar al 94 en el plutonio.

Los protones del n¨²cleo at¨®mico est¨¢n acompa?ados por neutrones, part¨ªculas el¨¦ctricamente neutras que ayudan a mantener los protones unidos. No hay una receta ¨²nica para el n¨²cleo at¨®mico de un elemento: aunque todos los elementos est¨¢n definidos por el n¨²mero de protones de su n¨²cleo, el n¨²mero de neutrones puede variar. Los n¨²cleos del mismo elemento con diferente n¨²mero de neutrones se llaman is¨®topos. Is¨®topos distintos pueden diferir notablemente en estabilidad. Por ejemplo, el carbono 12 y el carbono 13, con 6 y 7 neutrones, respectivamente, son estables m¨¢s o menos indefinidamente, mientras que el carbono 14, con 8 neutrones, se descompone radioactivamente y proporciona la base para la dataci¨®n radiocarb¨®nica. El carbono 11 es un is¨®topo m¨¢s ef¨ªmero todav¨ªa que se fabrica fugazmente en reactores nucleares.

Algunas combinaciones de protones y neutrones funcionan mejor que otras, de manera que entre los diferentes is¨®topos, algunos n¨²cleos destacan por ser especialmente estables: los pin¨¢culos de las islas de estabilidad.

Los f¨ªsicos nucleares creen que los protones y los neutrones est¨¢n dispuestos en capas conc¨¦ntricas en los n¨²cleos, cada una con una determinada capacidad para uno u otro tipo de part¨ªcula. Cuando estas capas est¨¢n saturadas, los n¨²cleos supuestamente tienen un n¨²mero m¨¢gico de protones y neutrones y, como consecuencia, adquieren una estabilidad especial. Por ejemplo, el helio, el ox¨ªgeno y el plomo tienen n¨²meros m¨¢gicos de protones, lo mismo que el elemento 114, lo que implica que deber¨ªa ser an¨®malamente estable. Un is¨®topo del supuesto elemento 114 tambi¨¦n tiene un n¨²mero m¨¢gico de neutrones -184- y, por lo tanto, es doblemente m¨¢gico. En los a?os sesenta, las primeras predicciones insinuaban que podr¨ªa mantenerse durante millones de a?os antes de desintegrarse.

?C¨®mo se fabrican estos nuevos elementos? El truco es conseguir que dos n¨²cleos se unan -para llevar a cabo la fisi¨®n nuclear- lanzando un n¨²cleo ligero contra uno pesado. En los a?os cuarenta, el Proyecto Manhattan utiliz¨® los aceleradores de part¨ªculas llamados ciclotrones que se fabricaron en los a?os treinta: al irradiar uranio con haces de part¨ªculas, se pod¨ªa transformar en plutonio. Pero no hab¨ªa por qu¨¦ detenerse aqu¨ª, se pod¨ªan fabricar elementos completamente nuevos uniendo protones adicionales a n¨²cleos pesados. A finales de la II Guerra Mundial, se hab¨ªan fabricado de esta manera varios elementos nuevos. Pero la fisi¨®n se vuelve m¨¢s dif¨ªcil a medida que los elementos se hacen m¨¢s pesados, ya que se van volviendo cada vez menos estables.

Blanco de plutonio

Durante los 10 ¨²ltimos a?os tres equipos han encabezado la carrera del elemento114, a veces en encarnizada competencia. En la Universidad de California en Berkeley, el legado del pasado de la f¨ªsica nuclear se deja sentir: la universidad trabaja en colaboraci¨®n con el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, que debe su nombre al inventor del ciclotr¨®n, Ernest Lawrence, y la relaci¨®n con los tiempos de gloria de los a?os cuarenta est¨¢ personificada por el premio Nobel Glenn Seaborg, que identific¨® por primera vez el plutonio y ¨²nico cient¨ªfico vivo que tiene un elemento con su nombre. El a?o pasado, el grupo de Berkeley, dirigido por Ken Gregorich, busc¨® el elemento 114 lanzando iones de calcio a un blanco de plutonio, con la esperanza de que se fusionaran.

Con esta t¨¦cnica, llamada fusi¨®n caliente, los n¨²cleos producto son calientes e inestables y tienen que perder energ¨ªa liberando neutrones. Otra t¨¦cnica alternativa, la fusi¨®n fr¨ªa, crea nuevos n¨²cleos en un solo paso fusionando un haz de elementos relativamente pesados con blancos m¨¢s pesados. La t¨¦cnica, utilizada con magn¨ªficos resultados en el Instituto de Investigaci¨®n de Iones Pesados de Darmstadt (Alemania), permiti¨® a este grupo dominar el campo de la fabricaci¨®n de elementos durante a?os. Fue el primero en hacer todos los elementos entre el 107 y el 112 (aunque la prioridad en el caso del 110 est¨¢ re?ida).El ¨²ltimo de estos elementos -el 112- fue fabricado en 1996 y no dio muestras de ganar estabilidad pese a su proximidad a la isla que rodea al elemento 114.