Dite ciao all’ununseptio

Il primo maggio la rivista scientifica Physical Review Letters ha pubblicato i risultati di un esperimento portato avanti da un gruppo di ricercatori tedeschi che sono riusciti ad ottenere in laboratorio l’elemento 117, noto anche con il nome provvisorio di ununseptio. Si tratta di un atomo superpesante che non è presente in natura e che è possibile creare soltanto artificialmente.

L’ununseptio era già stato creato una prima volta nel 2010 da un gruppo di scienziati russi e statunitensi (il Guardian ha raccontato la complicata storia di come avvenne l’esperimento). Sono serviti altri quattro anni di lavoro affinché un secondo gruppo di ricercatori riuscisse a replicare l’esperimento, una condizione necessaria per far sì che la scoperta venisse accettata dalla Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC). L’ununseptio dovrebbe ora ricevere il suo posto nella tavola periodica, e un nuovo nome ufficiale.

L’elemento 117 è stato ottenuto da un gruppo di ricercatori del GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research, in Germania. Il metodo con cui è stato ottenuto l’ununseptium è stato lo stesso sia nell’esperimento del 2010 che in quello avvenuto in Germania: alcuni atomi di berchelio sono stati bombardati con atomi di calcio. Si è trattato, come ha detto a The Verge il professor David Hinde dell’Australian National University, di un lavoro molto difficile «al confine di quello che è possibile ottenere al giorno d’oggi».

L’elemento 117 è particolarmente interessante perché al momento è il più grande atomo artificiale di cui sia stata confermata l’esistenza. Spieghiamo cosa si intende con questo “grande”: elemento 117 sta per il numero di protoni che compongono il nucleo dell’ununseptio. In natura è possibile trovare 92 elementi. Il 92esimo, l’uranio, con un nucleo composto da 92 protoni, è il più pesante atomo che si trova in natura. Buona parte degli elementi più pesanti dell’uranio – gli elementi cosiddetti “transuranici” – sono altamente instabili, cioè perdono energia emettendo radiazioni di vario tipo fino a decadere in atomi più leggeri e più stabili: il processo può durare degli anni, ma molto più spesso dura pochi millisecondi.

Questi elementi transuranici vengono creati artificialmente all’interno di reattori nucleari e con procedimenti molto complicati. L’ununseptio ha un’emivita – cioè la quantità media di tempo che impiega la metà di una certa quantità di un materiale a decadere in un elemento più leggero – di circa 80 millisecondi: molto poco, ma comunque un tempo superiore a quanto avevano ipotizzato in precedenza gli scienziati. Si tratta di una conferma importante anche per un’altra teoria: quella dell’isola della stabilità.

Come abbiamo visto gli elementi oltre l’uranio sono molto instabili e a volte non riescono ad esistere per più di una manciata di frazioni di secondo. Secondo alcuni calcoli, però, in mezzo al “mare dell’instabilità” dovrebbe esistere un’isola della stabilità dove alcuni elementi con un numero particolare (a volte chiamato “magico”) di protoni e neutroni dovrebbero avere un’emivita di alcuni minuti, ore e, secondo alcun scienziati, persino anni. Lo studio dell’isola della stabilità fornisce agli scienziati una conoscenza migliore del funzionamento del nucleo degli atomi. Questa comprensione potrebbe ad esempio aiutare a rendere i reattori nucleari più sicuri ed efficienti. Le proprietà e gli utilizzi di eventuali nuovi elementi superpesanti e stabili potrebbero però difficilmente essere immaginati prima di aver creato quegli stessi elementi.