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A exploração dos elementos superpesados representa uma das fronteiras mais desafiadoras da ciência nuclear moderna.
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Atualmente, o elemento natural mais pesado conhecido é o urânio, com 92 prótons, mas os cientistas já sintetizaram outros ainda mais densos, como o oganesson, com 118 prótons. Esses elementos, que incluem ainda o livermório (116 prótons) e a tennessina (117 prótons), possuem meias-vidas muito curtas, geralmente inferiores a um segundo.
Isso torna sua produção e detecção complexas, exigindo aceleradores de partículas potentes e sofisticados métodos de medição. Mas até as técnicas mais avançadas começam a mostrar limitações, fazendo-se necessárias novas abordagens.
A produção de elementos superpesados típicos tem se baseado na fusão a quente, em que núcleos de cálcio-48 (48Ca), um isótopo com números “mágicos” de prótons e nêutrons que garantem alta estabilidade, são usados para bombardear alvos de elementos actinídeos, que têm entre 89 e 103 prótons.
Esses bombardeios de núcleos estáveis de 48Ca têm gerado avanços importantes, levando à descoberta de elementos superpesados até o oganesson. No entanto, à medida que tentam alcançar elementos além de 118 prótons, cientistas enfrentam grandes dificuldades: o processo tem se tornado cada vez mais lento, tornando a meta quase impraticável.
Com o objetivo de superar essa barreira, uma equipe do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (LBNL), do Departamento de Energia dos EUA, propôs uma nova técnica, que utiliza feixes de isótopos mais pesados. A ideia, publicada recentemente na revista Physical Review Letters, explora núcleos alternativos ao 48Ca, como o titânio-50 (50Ti), para bombardear alvos de plutônio.
“Ilha de estabilidade”: vida mais longa para os elementos superpesados
Esse método se distingue por abrir caminhos antes inexplorados na produção de elementos com alta estabilidade. A técnica busca atingir uma região conhecida como “ilha de estabilidade”, onde se espera que elementos superpesados tenham meias-vidas mais longas. Estima-se que a ilha de estabilidade ocorra para isótopos próximos a Z = 112, onde a estabilidade aumentada dos núcleos permitiria experimentos mais longos e precisos.
Para testar essa nova abordagem, o LBNL realizou uma experiência de 22 dias no seu acelerador de 88 polegadas. Nela, um feixe de 50Ti, a uma taxa de 6 trilhões de íons por segundo, foi direcionado a um alvo de plutônio-244. O impacto produziu átomos de 290-livermório, confirmados através de duas cadeias de decaimento nuclear diferentes.
Segundo a equipe, liderada pelo cientista JM Gates, esta foi a primeira vez que um elemento superpesado próximo à ilha de estabilidade foi produzido com um feixe alternativo ao 48Ca.
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Tentativas anteriores falharam
Embora a eficiência tenha sido menor do que nas técnicas tradicionais, o sucesso do experimento é um passo importante para a produção de elementos ainda mais pesados.
Tentativas de criar elementos com números atômicos 119 e 120 já foram realizadas usando várias técnicas, mas sem sucesso. As experiências anteriores esbarraram na falta de dados precisos sobre a energia necessária e a probabilidade de interação nuclear, conhecida como seção transversal. Os modelos teóricos oferecem previsões, mas essas variam de acordo com a configuração de cada experimento e a energia envolvida.
A descoberta do LBNL representa um avanço significativo. Ao validar o uso de um feixe diferente do cálcio-48, a equipe abriu portas para novas possibilidades de síntese, incluindo elementos além do 118. Atualmente, conhecemos cerca de 110 isótopos de elementos superpesados, mas outros 50 ainda podem existir e, com essa nova técnica, há chances reais de revelá-los.
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