Elementos superpesados

Los átomos se denominan según el número de partículas contenidas en su núcleo. Así el hidrógeno, con un único protón en el núcleo, es hidrógeno 1. Por otro lado, el uranio, el átomo más complejo en la Tierra, contiene 92 protones y 146 neutrones, así que es uranio 238.

En el último medio siglo, los científicos han producido, de manera artificial, átomos más complejos que los de uranio. Si bien, en general, cuanto más complejo es el átomo más radiactivo es y más corto tiene su período de vida.

El átomo más complejo que se ha logrado crear es el elemento 109 (contiene 109 protones y 266 neutrones y todavía no ha adoptado nombre). Después de formarse, aguanta sólo unas pocas milésimas de segundo antes de desintegrarse. En consecuencia, cada vez es más difícil estudiar estos elementos artificiales y los científicos decidieron que no merecía la pena fantasear con elementos que sobrepasaran los 109 durante un tiempo.

Sin embargo, entre 1966 y 1972, un físico soviético, Vilen Strutinsky, desarrolló teorías sobre la estructura nuclear que hacían pensar que podían existir y se podían estudiar átomos mayores de 109. De hecho, el elemento 114 parecía tan estable que podría durar millones de años.

Naturalmente, los científicos empezaron a buscar el elemento 114 de inmediato. Pensaban que se podía haber formado por procesos naturales y que algún lugar de la Tierra podría contener pequeñas bolsas. No ha habido tanta suerte. No se han encontrado.

Entonces, también se podría formar de manera artificial como ha ocurrido con los otros elementos pesados. A los elementos mayores de 109 a menudo se les llama los «superpesados». Para ello es necesario formar un elemento con 114 protones y 184 neutrones. Sería el elemento 298 y, según la teoría, relativamente estable.

Un modo de producir un elemento artificial es bombardear con neutrones a otro que ya existe. Un neutrón puede (en ocasiones muy contadas) penetrar un núcleo y unirse a su contenido para formar otro más complejo. Los elementos mayores de 100 se han formado así.

Sin embargo, cuanto más complejo es el átomo, más difícil es insertar un neutrón en el núcleo. En consecuencia, estos átomos se bombardean con partículas más pesadas tales como los núcleos de varios átomos pequeños. Además, estos núcleos deben ser energéticos para abrirse camino en el núcleo pesado, así que se les acelera mediante varios desintegradores de átomos. Así, el elemento 109 se formó al ser bombardeado con núcleos de oxígeno, cromo y hierro. Además, se tenían que formar los átomos de uno en uno.

¿Cómo formar el elemento 114? Los físicos han presentado varias teorías sobre su requerimiento. Las probabilidades de que un núcleo penetre en otro mucho más pesado para formar el elemento 114 parecen muy escasas. Se calcula que menos de un acontecimiento de cada mil millones resultaría en un átomo de 114. Las reacciones restantes producen una reacción de fisión que destruye los átomos. Es probable que no se puedan producir más de tres átomos al día de esta manera.

Se ha informado de más de veinticinco intentos para sintetizar el elemento 114. Han fallado todos. El número de átomos 114 producido puede ser de tres en un billón de reacciones y éstos no son suficientes para que los detecten ni siquiera nuestros mejores instrumentos. Además, incluso si se aislara el elemento 114, subsistiría el problema de comprobar que fuera efectivamente el elemento 114.

Los superpesados más ligeros, digamos hasta el elemento 100, se pueden identificar químicamente, pero a partir de ahí las vidas atómicas son demasiado cortas para que las reacciones químicas sean útiles. Los científicos han estudiado reacciones radiactivas para diferenciar un superpesado de otro. Mientras los elementos se desintegren para formar partículas alfa son relativamente fáciles de identificar, pero el elemento 114 se rompe por fisión espontánea y no hay maneras fáciles de determinarlo. No obstante, los científicos no abandonan. Muchos de ellos están convencidos de que existen los superpesados y de que se pueden localizar y estudiar.

¿Importa mucho? Supongamos que el elemento 114 existe y que es descubierto e identificado. ¿Para qué podría servirnos en general? Puesto que a los científicos no les preocupa gastar en ello tiempo y dinero, ¿qué es lo que están buscando? En realidad, sostienen grandes ideas para la estructura del núcleo atómico. Algunos núcleos son esféricos, otros ovales y la forma dicta su comportamiento, cuando aparece el elemento 114. De su comportamiento los científicos pueden deducir su forma, cosa que los obliga probablemente a un cambio total en sus ideas sobre la forma del núcleo y su comportamiento, sobre todo si el superpesado es bastante estable.

El interés de los científicos descarta las preguntas del tipo ¿es útil? Su pregunta es ¿cómo es el núcleo? Para obtener esta respuesta están dispuestos a invertir dinero, tiempo y esfuerzo.