Klocki wszechświata

Jak długo „żyją” pierwiastki?

Niestabilność nowego pierwiastka albo inaczej jego bardzo krótki czas życia tłumaczy, dlaczego ununoctium nie występuje naturalnie w przyrodzie. Generalna zasada mówi, że atomy, które są stabilne (czyli nieradioaktywne), mają zbliżoną liczbę neutronów i protonów w jądrze. Im dalej od tej równowagi, tym chętniej atomy się rozpadają. Nigdy nie robią tego jednak w ciszy i spokoju. Rozpadający się izotop, wyrzuca ze swojego wnętrza cząstki, których już nie potrzebuje. Tym samym staje się innym, lżejszym pierwiastkiem. Jednym z najkrócej żyjących pierwiastków jest pewien izotop helu, Hel-5.

Jego półokres rozpadu (czyli czas, w którym rozpadnie się połowa atomów w próbce) wynosi zaledwie 0,000000000000000000002 sekundy. Najdłużej ze wszystkich pierwiastków niestabilnych (radioaktywnych) żyje izotop bizmutu, Bizmut-209. Do niedawna sądzono, że ten pierwiastek nie rozpada się w ogóle. Dopiero w 2003 roku udało się stwierdzić, że półokres rozpadu tego izotopu wynosi 19 000 000 000 000 000 000 lat. To dziesięć razy więcej niż miliard miliardów (czyli trylion) lat!

Wszystkie naturalnie występujące w przyrodzie pierwiastki zostały już dawno odkryte. Ostatnie z nich zapełniły układ okresowy pierwiastków (czy inaczej tablicę Mendelejewa) w drugim dziesięcioleciu XX wieku. Od tego czasu odkrywano jedynie pierwiastki sztuczne. Ich tworzenie, albo inaczej syntetyzowanie, zawsze wyglądało podobnie. Dwa lżejsze pierwiastki zderzano ze sobą i od czasu do czasu otrzymywano pierwiastek ciężki. Nawet teraz po odkryciu 118 pierwiastka, ta sama grupa uczonych rozpoczęła przygotowania do stworzenia pierwiastka 120. Liczba 118 w przypadku ununoctium to tzw. liczba atomowa, czyli inaczej liczba protonów w jądrze pierwiastka.

Po co to wszystko?

Po co naukowcy wkładają tyle trudu i pieniędzy w poszukiwania nowych pierwiastków? W tego typu badania zaangażowane są olbrzymie grupy ludzi. Tych najcięższych pierwiastków i tak nie ma w przyrodzie, a ich życie jest krótsze niż mrugnięcie okiem.

Tak naprawdę chodzi o to, żeby zrozumieć, jakie siły występują pomiędzy cegiełkami budującymi jądro atomowe. Im pierwiastek jest cięższy, tym bardziej złożone zjawiska w nim zachodzą. Zmuszanie – dosłownie na siłę – protonów i neutronów do wspólnego uformowania – chociaż na małą chwilkę – nowej struktury, to tak właściwie przyglądanie się, jak pomiędzy sobą oddziałują najmniejsze kawałki materii. Tych najmniejszych klocków, z których zbudowany jest cały widzialny wszechświat, jest niepokojąco mało. Te same cegiełki budują wszystkie – bez wyjątku – atomy. Od najlżejszego – czyli wodoru, do najcięższego występującego w przyrodzie – czyli uranu. Naukowcy do dzisiaj nie wiedzą, dlaczego tak skąpo skonstruowany jest u swych podstaw cały wszechświat. Nie wiedzą, ale tego typu badania coraz bardziej przybliżają ich do rozwiązania tej niesamowitej zagadki.



Gość Niedzielny 45/2006