Scandal în lumea fizicii, după ce japonezii au anunţat descoperirea unui nou element chimic

Nu este pentru prima dată când o echipă de cercetători anunţă descoperirea elementului 113. Un grup de oameni de ştiinţă de la Laboratorul Naţional Lawrence Livermore din California şi de la Institutul de Cercetări Nucleare din Dubna, Rusia, a anunţat acest lucru în 2003. Echipa japoneză de la Centrul RIKEN din Wako a anunţat acelaşi lucru în 2004. Niciuna dintre aceste afirmaţii nu a fost însoţită de dovezi solide, spun experţii.

Acum, cercetătorii japonezi de la Centrul RIKEN vin cu „o documentaţie solidă”, afirmă Christoph Düllmann, un specialist din cadrul laboratorului de cercetări nucleare din Darmstadt, Germania. „Dorim să-i felicităm pe cercetătorii japonezi pentru reuşita lor. Efortul a necesitat ani şi ani de muncă dificilă”, spune Düllmann. Alţi cercetători, însă, nu sunt convinşi că japonezii sunt cei care merită felicitările pentru descoperirea elementului chimic 113.

Identitatea chimică a unui element este stabilită de numărul de protoni din nucleu – numărul său atomic. Toate elementele cu un număr atomic mai mare de 92 (uraniu) nu există în mod natural pe Terra, acestea fiind produse în reactoare nucleare, în cursul exploziilor nucleare sau cu ajutorul acceleratoarelor de particule. Tradiţia ştiinţifică spune că laboratorul în care a fost produs un element nou are dreptul de a stabili numele acestuia, astfel că elementul 105 poartă numele dubniu, elementul 110 este denumit darmstadtiu, iar elementul 97 este cunoscut sub numele de berkeliu, după cel de-al treilea laborator specializat în descoperirea elementelor super-grele, Laboratorul Lawrence Berkeley. Dacă existenţa elementului 113 va fi confirmată, acesta ar reprezenta primul succes al laboratorului RIKEN din Japonia. Aceasta ar deveni a patra ţară ce are dreptul de stabili numele unui element din tabelul periodic, după SUA, Rusia şi Germania.

Fizicienii produc elemente chimice super-grele prin bombardarea unui strat de metal greu cu un fascicul de nuclee mai uşoare. Foarte rar, unul dintre aceste proiectile loveşte un nucleu şi formează un nucleu compus care este „obligat” de forţa coliziunii să părăsească stratul de metal. Înainte ca acest nucleu să ajungă la detectorul din siliciu, el pierde pe drum câţiva neutroni. Când nucleul ajunge la detector, cercetătorii pot măsura dezintegrarea radioactivă.

Dacă nucleul se rupe în două (fisiune nucleară), cercetătorii nu află prea multe detalii. În schimb, dacă acesta emite o particulă alfa (doi protoni şi doi neutroni), pentru a produce un „nucleu-fiu” ce emite la rândul său o particulă alfa, oamenii de ştiinţă pot înţelege mult mai multe detalii prin măsurarea energiei şi a timpului scurs. Prin aceste metode, cercetătorii pot identifica toate particulele care formează acest lanţ de reacţii nucleare, până la nucleul original. Dacă un membru al acestui lanţ de reacţii este un nucleu care a mai fost studiat, proprietăţile acestui nucleu „ancorează” întreaga secvenţă în realitate.

Această „ancoră” a lipsit până acum în cursa pentru elementul 113. În 2003, echipa de cercetători din cadrul laboratorului Dubna a susţinut că a produs un atom al elementului 113 atunci când a bombardat americiul cu calciu pentru a produce elementul 115, care, prin dezintegrare radioactivă, a devenit elementul 113 şi apoi elemente mai uşoare. Ulterior, cercetătorii au identificat alte trei lanţuri de reacţie similare.

Cercetătorii de la RIKEN au folosit o tehnică diferită, detectând atomul elementului 113 în anul 2004 şi încă o dată în 2005. În ambele cazuri, însă, lipsea o dezintegrare radioactivă care să servească drept „ancoră”. Din acest motiv, Uniunea Internaţională de Chimie Pură şi Aplicată (IUPAC) şi Uniunea Internaţională de Fizică Pură şi Aplicată (IUPAP), cele două instituţii care decid asupra compoziţiei tabelului periodic al elementelor, au decis anul trecut că niciuna dintre cele două echipe nu poate afirma că a descoperit elementul 113.

Kosuke Morita, conducătorul echipei RIKEN, afirmă că noul rezultat obţinut de laboratorul său a depăşit aceste obstacole, obţinând reacţia-ancoră solicitată de IUPAC şi IUPAP. „Morita şi echipa sa au prezentat un rezultat foarte bun”, recunoaşte Heino Nitsche de la Laboratorul Naţional Lawrence Berkeley din California.

În schimb, cercetătorii ruşi de la laboratorul Dubna susţin că şi ei au obţinut dovezi suplimentare pentru a-şi susţine studiul, trimiţându-le către IUPAC şi IUPAP în cursul acestui an. Conducătorul echipei ruse, Iuri Oganessian, afirmă că laboratorul său a obţinut 56 de atomi ai elementului 113 cu cinci mase diferite, folosind o altă tehnică.

Când a fost întrebat care dintre rezultate ar trebui să fie recunoscute de IUPAC şi IUPAP, cele ale echipei sale sau cele ale echipei RIKEN, Oganessian a refuzat să răspundă. „Ar fi lipsit de etică şi incorect să dezbatem pe această temă înainte ca experţii să ia o decizie”, afirmă cercetătorul rus.

În cele din urmă, decizia ar putea depinde de preferinţele ştiinţifice ale experţilor. „Criteriul diferenţiator ar putea fi tipul de dovezi ştiinţifice care sunt mai pe placul celor de la IUPAC”, concluzionează Christoph Düllmann, cercetător în cadrul laboratorului din Darmstadt.

Sursa: ScienceMag