La caza de los átomos más pesados del universo es un poco más fácil ahora gracias a una nueva técnica que mide directamente la masa de los elementos más pesados que el uranio. El método podría ayudar a encontrar una «isla» de elementos inusualmente estables que, según se cree, se extienden más allá del final actual de la tabla periódica

El uranio, que contiene 92 protones, es el elemento más pesado que se conoce producido en la naturaleza. Pero los investigadores han sintetizado una serie de elementos aún más pesados, con hasta 118 protones.

Estos átomos extremos son de duración bastante breve, muchos se desintegran sólo milisegundos después de su creación. Pero los teóricos nucleares sospechan que existe una clase de átomos superpesados, dotados con la adecuada combinación de protones y neutrones, que podrían tener tiempos de vida en el orden de décadas o más.

Los elementos en esta isla de estabilidad, como se la llama, podrían actuar como un poderoso combustible nuclear para las misiones espaciales futuras impulsadas por fisión. También podrían presentar nuevas propiedades químicas. El elemento 114, por ejemplo, ha mostrado indicios de que se comporta como un gas a temperatura ambiente, a pesar de que debería ser un miembro de la familia del plomo en la tabla periódica.

Pero nadie sabe dónde se encuentra la isla de estabilidad. Algunos modelos predicen que se centra en los átomos con 114 protones, mientras que otros la ubican cerca de los átomos con 120 o 126 protones.

La incertidumbre surge porque no está claro qué tan fuertemente están unidos los núcleos de los átomos superpesados, y por ende su estabilidad. Determinar esta «energía de enlace» ha sido difícil debido a que los átomos superpesados tienen una corta vida; y los experimentadores han tenido que estimar observando los átomos que se producen cuando se desintegra un átomo superpesado.

Ahora, un equipo liderado por Michael Bloque del Centro Helmholtz GSI para Investigación de Iones Pesados en Darmstadt, Alemania, ha encontrado una forma directa de medir la masa de las partículas más pesadas que el uranio.

Energía de enlace

Debido a que masa y energía son equivalentes, según lo descrito por la famosa ecuación de Einstein E = mc², la determinación de la masa de un átomo indica la intensidad con que está unido su núcleo.

Para hacer la medición de la masa, el equipo utilizó un dispositivo denominado trampa de Penning, que emplea campos eléctricos y magnéticos para confinar átomos.

La trampa fue utilizada para pesar átomos de Nobelio, un elemento que contiene 102 protones, 10 más que el uranio. Al igual que otros elementos «artificiales», los átomos de nobelio fueron creados por la colisión de unacorriente de átomos más ligeros con un objetivo.

El avance clave fue encontrar una manera de retrasar los átomos de nobelio antes de entrar en la trampa, una hazaña realizada por el equipo inyectando primero los átomos en una cámara llena de gas helio.

Duro de producir

Medir la masa de otros elementos podrían ayudar a los teóricos a comenzar a diferenciar entre los modelos de la estructura de los núcleos superpesados que están hoy en competencia. «[Nos] dará evidencia experimental importante que se puede utilizar para hacer frente a las teorías de la estructura nuclear», dice Walter Loveland de Oregon State University en Corvallis, que no se asoció con el estudio.

«El método no tiene nada que le impida moverse significativamente en la tabla periódica», dijo. Pero en la práctica, es probable que sea difícil hacerlo con los átomos más pesados, ya que son tan difíciles de sintetizar, en primer lugar. Por ejemplo, los átomos de nobelio se puede crear a un ritmo de uno por segundo, con disparos de otros átomos sobre un objetivo, pero los elementos superpesados, los átomos con 104 o más protones, se producen en la actualidad a razón de uno por semana, con suerte.

Si la técnica se puede extender a los elementos superpesados, eventualmente podría ayudar a identificar a los miembros de la isla de estabilidad en el momento en que son creados.

Estos átomos se producirían en cantidades tan pequeñas y se desintegrarían tan despacio que serían extraordinariamente difíciles de detectar sólo por sus productos de desintegración. «Necesitamos otra forma de identificarlos,» le dijo Block a New Scientist. «La masa, en principio, puede ser considerada tan única como una huella digital.»

Referencia de publicación: Nature (vol 463, p 785)

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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