Artículo publicado por Richard Van Noorden el 27 de septiembre de 2012 en Nature News
Investigadores japoneses afirman haber tenido éxito tras nueve años de búsqueda.
Tras nueve años de laboriosa experimentación, unos investigadores de Japón informaron1 de
la creación, por tercera vez, de un átomo del elemento 113. Tal éxito,
de acuerdo con los expertos en el campo, podría valer para que el
elemento se añadiese oficialmente a la tabla periódica. Sería el primer
elemento artificial descubierto en el extremo oriente, dando
potencialmente al equipo japonés el derecho de ponerle nombre.
Tabla periódica © by Samu73
Pero dicho privilegio no está asegurado. Investigadores rusos y estadounidenses también han estado trabajando duro en el elemento 113, y dicen que han creado 56 átomos del mismo desde 2003.
Ninguna de estas pruebas se ha
confirmado mediante un comité de expertos independiente designados para
emitir un juicio sobre el tema. Eso demuestra lo difícil que es
demostrar la creación de nuevos elementos superpesados, aunque también
destaca la naturaleza burocrática del proceso establecido para aprobar
tales hallazgos.
Trillones de átomos
Desde 2003, el equipo japonés, liderado
por Kosuke Morita, ha estado bombardeando una diana de bismuto con un
haz de átomos de zinc en el Nishina Center for Accelerator-based Science
de RIKEN en Saitama, cerca de Tokio. Su objetivo era fusionar los
núcleos atómicos de estos elementos para producir un átomo con 113
protones y 165 neutrones en su núcleo.
Esta fusión es extremadamente
improbable. A lo largo de nueve años, el haz ha estado conectado durante
un total de 553 días, un tiempo en el que se han disparado 130
trillones (1.3 × 1020) de átomos de zinc contra la diana de
bismuto. Es más, dice Morita, el equipo sabía que el éxito era
improbable desde un inicio: calcularon que verían apenas 3–6 éxitos en
cada 100 trillones de intentos.
El equipo aumento sus esperanzas pronto. En 2004 habían observado2
lo que parecía ser un átomo del elemento 113. Pero las fusiones con
éxito no pueden observarse directamente. Agrupar tal cantidad de
protones y neutrones crea un tumulto inestable de fuerzas, y el átomo se
separa en apenas unos milisegundos. Se desintegra ya sea dividiéndose
en dos partes menores (fisión) o expulsando una serie de pequeñas
partículas cargadas (‘desintegración alfa’) que se detectan cuando se
incrustan en un semiconductor de silicio que hay alrededor. Los tiempos y
energías de estos productos de desintegración apuntan a cuál es el
material original, pero proporcionan una certeza solo si los productos
finales de desintegración es uno de aquellos con propiedades ya
conocidas.
En las primeras dos posibles
observaciones del elemento en RIKEN, los investigadores registraron
cuatro desintegraciones alfa seguidas de una reacción de fisión, la cual
suponían que procedía de un isótopo de dubnio (elemento 105). Pero no
estaba clara qué cadena de desintegraciones alfa empezaron con el
elemento 113. Esta, al menos, fue la conclusión del informe técnico3 del año pasado del grupo que se pronunció sobre tal asunto, un grupo de expertos elegido de la International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) y la International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP).
Escuelas rivales
Los expertos técnicos tampoco quedaron
satisfechos con las observaciones de las que informó en 2004 un equipo
de científicos del Lawrence Livermore National Laboratory en California y en el Joint Institute for Nuclear Research en Dubna, Rusia4.
Este equipo usó una reacción diferente, impactando calcio en una diana
de americio (elemento 95) para crear el elemento 115. Cuando este
elemento se divide, desintegrándose en un producto final estable de
dubnio, se pensaba que producía el elemento 113 durante el proceso.
Los experimentos de Dubna — que habrían
creado isótopos distintos, más estables, del 113 — tenían la ventaja de
que su reacción, en teoría, era de 300 a 500 veces más probable que la
del experimento japonés, dice Yuri Oganessian, que trabaja en la
instalación de Dubna. Por otra parte, cada uno de los isótopos en la
cadena de desintegración era nuevo y nunca se había estudiado antes. El
equipo habría estudiado las propiedades químicas del átomo final de la
cadena para demostrar que era dubnio y, por tanto, que el elemento 113
había aparecido fugazmente durante el experimento, para satisface a la
IUPAC y la IUPAP.
Como resultado, hay huecos en la tabla
periódica donde deberían aparecer los elementos 115 y 113 — incluso
aunque los elementos 112, 114 y 116 tienen la aprobación oficial.
Los últimos resultados de RIKEN parecer
responder a todas las críticas, dado que su átomo de 113 se desintegraba
emitiendo una cadena de seis partículas alfa, en unas reacciones
anteriormente observadas y bien conocidas1. “Diría que esto
cumple todos los requisitos de la IUPAC, y estaría contento de
acreditarlo”, dice Rolf-Dietmar Herzberg, físico nuclear de la
Universidad de Liverpool, en el Reino unido, que estudia elementos
superpesados.
Otros investigadores contactados por Nature fueron
más ambiguos. En enero de este año, el equipo de Dubna informó del
trabajo realizado entre noviembre de 2010 y marzo de 2011, incluyendo
los análisis químicos del producto final del dubnio5.
Finalmente, el derecho a poner el nombre
dependerá de la decisión del comité. Paul Karol, químico de la
Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pennsylvania, que estuvo en
el comité técnico que rechazó los elementos 113 y 115 el año pasado,
dice que el panel considerará ahora las afirmaciones de ambos grupos.
Nadie debería entusiasmarse esperando una resolución rápida: el informe
del año pasado necesitó tres años de experimentos para tomar una
decisión. Pero Karol dice que en ese caso hubo un retraso fuera de lo
común y que esta revisión será más rápida.
En un boletín informativo de 2004
publicado por RIKEN poco después de la primera afirmación del equipo de
la observación del elemento, se sugirieron los nombres ‘rikenio’ y
‘japonio’ para el elemento 113 (temporalmente conocido como ununtrio).
De acuerdo con la IUPAC, los elementos no pueden bautizarse con el
nombre de un instituto, por lo que ‘japonio’ parece el favorito.
Mientras tanto, Morita dice que el
experimento japonés cerró el 1 de octubre, y los investigadores pasarán a
los siguientes elementos no detectados — los números 119 y 120. De
nuevo, la búsqueda está en marcha: un equipo del GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research
en Darmstadt, Alemania, ha pasado los últimos cinco meses buscando el
elemento 119, con una “posibilidad de éxito del 80-90 por ciento” según
calculan, de acuerdo con el director del proyecto Christoph Düllman.
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