new-isotopes

[Imagem: Lawrence Livermore National Laboratory/divulgação]

Na tabela periódica, os pouco mais de cem elementos químicos são ordenados de acordo com seu peso atômico. Na parte de cima da tabela, existem os pesos-leves (hidrogênio, hélio, lítio); no meio, os pesos-médios (a maioria dos elementos mais comuns, como cálcio, nitrogênio, carbono, oxigênio) e os pesos-pesados (urânio, rádio, polônio), alojados nos andares de baixo, tendem a ser instáveis e radioativos. Muitos dos pesos-pesados são elementos artificiais, fabricados em laboratório. Na busca por novos métodos de síntese de núcleos atômicos pesos-pesados, cientistas encontraram cinco variantes de elementos pesados já conhecidos, mas nem tanto.

As tais variantes são os chamados isótopos, versões de elementos com mais ou menos nêutrons do que os núcleos naturais ou estáveis. Embora haja apenas 114 elementos confirmados na tabela periódica, existem mais de 3000 isótopos conhecidos. Teoricamente outros 4000 poderiam existir. Ou melhor, outros 3995, se descontarmos os cinco novos isótopos recém-descobertos e descritos em artigo publicado na Physics Letters B.

Os novos pesos-pesados (pero no mucho) são isótopos do berquélio (Bk), netúnio (Np), urânio (U): U-216, Np-219, Bk-233. Além destes foram descobertos dois isótopos do amerício (Am): Am-223 e Am-229. A penta-descoberta foi fruto de uma colaboração do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (EUA) com cientistas das Universidades Manipal (Índia) e Justus Liebig (Alemanha); da Agência Japonesa de Energia Atômica e do Instituto de Pesquisa Nuclear da Rússia.

O que toda essa galera estava pesquisando era um novo método de síntese de elementos pesos-pesados. Os pesquisadores queriam ver o que aconteceria quando núcleos de cálcio-48 fossem acelerados contra uma folha de cúrio-248 com 300 nanômetros de espessura. Nas colisões estudadas, os núcleos destes dois elementos se tocaram e formaram um sistema composto por pouco tempo.

A junção de cúrio e cálcio durou um sextilionésimo de segundo mas foi tempo o bastante para que houvesse uma troca de partículas subatômicas, como prótons e nêutrons. Como resultando, formaram-se isótopos que, como se descobriu, eram diferentes dos já conhecidos.

Cadeia de decaimento dos novos isótopos detectados [Fig. 2 do artigo citado na referência]

Cadeia de decaimento dos novos isótopos detectados [Fig. 2 do artigo citado na referência]

Os novos isótopos de U, Np, Bk e Am podem ser considerados versões light de elementos pesados, pois têm menos nêutrons do que os outros isótopos. Como têm menos nêutrons, os novos isótopos apresentam uma estrutura exótica e interessante para o desenvolvimento de modelos teóricos dos núcleos atômicos. “Quando você percebe que o urânio natural tem 146 nêutrons e este novo isótopo tem só 124, isto nos mostra que ainda temos muito o que aprender sobre estruturas nucleares e as forças que as mantêm unidas”, disse Dawn Shaughnessy, do Lawrence Livermore, ao Phys.org.

Embora sejam bastante instáveis, decaindo em questão de milissegundos ou segundos, os novos isótopos confirmam a eficiência do novo método de síntese testado. Assim, abrem-se novos caminhos para a descobertas de outros isótopos ou mesmo elementos desconhecidos.

Referência

rb2_large_gray25DEVARAJA, H.M.. et. al. Observation of new neutrondeficient isotopes with Z ≥ 92 in multinucleon transfer reactions [Observação de novos isótopos nêutron-deficientes com Z ≥ 92 em reações de transferência multinúcleos]. Physics Letters B, Vol. 748, pp. 199-203, 2-Set-2015. DOI: dx.doi.org/10.1016/j.physletb.2015.07.006

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