Élément 120 : percée avec titane

Les scientifiques du Berkeley Lab ont réussi à utiliser un faisceau de titane pour créer des atomes de l’élément 116. Cela introduit non seulement une nouvelle méthode pour produire cet élément extrêmement rare, mais sert également de preuve de concept pour potentiellement créer l’élément 120, encore non découvert, qui pourrait être stable.

Le tableau périodique organise les éléments par leur numéro atomique, c’est-à-dire le nombre de protons dans leur noyau. Alors que les 94 premiers éléments se trouvent naturellement, les éléments plus lourds n’ont été synthétisés qu’en laboratoire en fusionnant des éléments existants.

En théorie, cela semble simple : combiner deux éléments dont les protons totalisent le numéro atomique désiré. Par exemple, pour produire l’oganesson (118 protons), les scientifiques tirent un faisceau de calcium (20 protons) sur une cible de californium (98 protons).

Changer le projectile

Cette méthode de tir d’un faisceau de calcium sur diverses cibles a conduit à la synthèse des éléments superlourds 112 à 118. Bien qu’il soit probable que d’autres éléments existent au-delà du tableau périodique actuel, le californium est la cible la plus lourde viable ; les éléments plus lourds sont trop instables.

Si la cible ne peut pas être changée, le projectile doit l’être. L’équipe du Berkeley Lab a adopté cette approche en passant du faisceau de calcium au titane, qui possède 22 protons, pour obtenir les protons supplémentaires nécessaires. Cependant, ce processus est loin d’être simple.

Tout d’abord, il nécessite du titane-50, un isotope rare représentant seulement environ 5 % du titane naturel sur Terre. Cet isotope est ensuite chauffé dans un four spécialisé à près de 3 000 °F (1 649 °C), vaporisant le titane. Une source d’ions produit un plasma de titane chargé, qui est ensuite manipulé en un faisceau dirigé vers la cible.

Première utilisation d’un faisceau de titane

C’est la première fois qu’un faisceau de titane est utilisé dans de telles expériences. Pour vérifier son efficacité, l’équipe l’a tiré sur une cible de plutonium, qui possède 94 protons. Cela devait produire l’élément 116, le livermorium. En effet, l’équipe a détecté du livermorium, bien que celui-ci soit extrêmement rare, avec seulement deux atomes produits au cours d’une expérience de 22 jours.

Plans pour rechercher l’élément 120

Avec cette preuve de concept établie, l’équipe prévoit maintenant d’utiliser le faisceau de titane pour rechercher l’élément 120 hypothétique. Cela implique de tirer du titane sur une cible de californium, bien que cet événement soit attendu comme encore plus rare.

« Nous prévoyons qu’il faudra environ 10 fois plus de temps pour produire l’élément 120 par rapport à l’élément 116 », a déclaré Reiner Kruecken, directeur de la Division des Sciences Nucléaires du Berkeley Lab. « C’est un défi, mais cela semble maintenant faisable. »

Si découvert, l’élément 120, également connu sous le nom d’Unbinilium, serait un métal alcalino-terreux. Il occuperait la huitième rangée encore vide du tableau périodique, aux côtés de l’élément 119 également non découvert.

Plus excitant encore, l’élément 120 pourrait se situer dans l’« île de stabilité ». Les éléments superlourds ont généralement des temps de demi-vie très courts, se décomposant en millisecondes, ce qui les rend difficiles à étudier et peu pratiques pour des applications réelles.

Cependant, il est prévu que certains isotopes de ces éléments pourraient avoir le bon nombre de neutrons pour atteindre la stabilité, pouvant durer des minutes voire des jours. Si c’est le cas, l’élément 120 pourrait être le nouvel élément le plus utile créé depuis un certain temps.

Les chercheurs pourraient commencer les expériences dès 2025, mais il pourrait encore falloir quelques années pour produire des atomes de l’élément 120.

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Lisez l’article original sur :  New Atlas

Lisez la suite :  New Possibilities Found for Room-Temperature Superconductivity.