ربما يكون لدى الفيزيائيين الآن طريقة لتصنيع العنصر 120، وهو العنصر الأثقل على الإطلاق

تم تصنيع ثالث أثقل عنصر في الكون بطريقة توفر طريقًا لتركيب العنصر المراوغ 120، والذي سيكون أثقل عنصر في الجدول الدوري.

تقول جاكلين جيتس من مختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL) في كاليفورنيا: “لقد شعرنا بصدمة شديدة، ومفاجأة شديدة، وارتياح شديد لأننا لم نتخذ أي خيارات سيئة في إعداد الأجهزة”.

ابتكرت هي وزملاؤها عنصر الكبد عن طريق تحطيم شعاع من ذرات التيتانيوم المشحونة في قطعة من البلوتونيوم. لم يتم استخدام التيتانيوم مطلقًا في مثل هذه التجربة لأنه من الصعب تحويله إلى شعاع يمكن التحكم فيه جيدًا ويستغرق ملايين التريليونات من الاصطدامات لإنتاج عدد قليل جدًا من الذرات الجديدة. ومع ذلك، يعتقد الفيزيائيون أن شعاع التيتانيوم سيكون حاسمًا لإنشاء العنصر الافتراضي 120، المعروف أيضًا باسم الأنبينيليوم، والذي سيكون له 120 بروتونًا في نواته.

بدأ الباحثون بنظائر نادرة من التيتانيوم، والتي قاموا بتبخيرها في فرن خاص عند درجة حرارة 1650 درجة مئوية (حوالي 3000 درجة فهرنهايت). بعد ذلك، استخدموا الموجات الدقيقة لتحويل بخار التيتانيوم الساخن إلى شعاع مشحون، والذي يمكن بعد ذلك تغذيته في مسرع الجسيمات. وعندما وصل الشعاع إلى ما يقرب من 10% من سرعة الضوء واصطدم بهدف البلوتونيوم، ضرب الحطام الناتج جهاز كشف كشف عن توقيعات ذرتين بالضبط من الليفرموريوم.

وتضمحل كل ذرة بسرعة إلى عناصر أخرى، كما كان متوقعًا، إذ يتناقص استقرار النوى الذرية مع زيادة كتلة الذرة. لكن القياس كان دقيقًا جدًا لدرجة أنه لا يوجد سوى احتمال واحد في تريليون أن تكون النتيجة مجرد صدفة إحصائية، كما يقول جيتس. قدم الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في 23 يوليو في مؤتمر الهيكل النووي 2024 في مختبر أرجون الوطني في إلينوي.

يقول مايكل ثونيسن من جامعة ولاية ميشيغان إن هذه التجربة تعزز الحجة المؤيدة لجدوى إنشاء العنصر 120. «عليك أن تقوم بالأساسيات وتتلمس طريقك للوصول إليها. وبهذا المعنى، فهذه تجربة مهمة وضرورية حقًا.

يقول ثونيسن إن إنشاء الأنبينيليوم سيكون له آثار عميقة على فهمنا للقوة الشديدة، التي تحدد متى تكون العناصر الثقيلة مستقرة أم لا. يمكن أن تساعدنا دراسة الأنبينيليوم أيضًا في فهم كيفية تشكل العناصر الغريبة في الكون المبكر.

أثقل عنصر صنعه الإنسان حتى الآن – العنصر 118، المعروف أيضًا باسم الأوغانيسون – يحتوي على بروتونين أكثر من الليفرموريوم وتم تصنيعه لأول مرة في عام 2002. وفي السنوات الفاصلة، ناضل الباحثون لجعل الذرات أثقل لأن ذلك يتطلب تحطيمها معًا بالفعل بشكل كبير. العناصر الثقيلة، والتي تميل إلى أن تكون غير مستقرة في حد ذاتها. يقول ثونيسن: “هذا عمل صعب حقًا”.

لكن التجربة الجديدة تجعل الباحثين في LBNL متفائلين. ويخططون لبدء التجربة التي تهدف إلى إنشاء العنصر 120 في عام 2025، بمجرد استبدال هدف البلوتونيوم بالعنصر الأثقل كاليفورنيوم.

يقول جيتس: “أعتقد أننا اقتربنا كثيرًا من معرفة ما يتعين علينا القيام به”. “وإتاحة الفرصة لنا لوضع عنصر جديد على الجدول الدوري [is exciting]. القليل من الناس لديهم هذه الفرصة.”