Un proiettile di titanio, accelerato quasi alla velocità della luce, ha colpito un bersaglio di californio. È successo al Lawrence Berkeley National Laboratory, dove un team di scienziati sta cercando di sintetizzare l’elemento 120. Questo superpesante, se creato, sarebbe il più massiccio mai prodotto, e potrebbe persino aggiungere una nuova riga alla tavola periodica. Ma la strada è irta di ostacoli: instabilità, tempi biblici e una competizione globale che non perdona errori.
La sfida dei superpesanti: perché l’elemento 120 è così importante?
Gli elementi superpesanti non esistono in natura. Devono essere creati in laboratorio, fondendo insieme nuclei atomici più leggeri. Fino a oggi, il metodo più usato prevedeva l’utilizzo di un fascio di calcio 48, un isotopo stabile e abbondante, sparato contro bersagli di elementi pesanti come il californio. Ma il calcio 48 ha un limite: può portare solo fino all’elemento 118, l’oganesson. Per andare oltre, serviva qualcosa di diverso. Ecco perché è entrato in scena il titanio 50.
Il titanio 50, con i suoi 22 protoni, è meno stabile del calcio 48, ma offre un vantaggio cruciale: permette di raggiungere pesi atomici superiori. Quando un fascio di ioni di titanio colpisce un bersaglio di californio, i nuclei si fondono, creando un elemento con 120 protoni. Almeno in teoria. Nella pratica, la sfida è molto più complessa: gli atomi creati sono estremamente instabili e decadono in pochi millisecondi. Ma se si riuscisse a raggiungere l’isola di stabilità, una regione teorica dove alcuni isotopi superpesanti potrebbero avere emivite molto più lunghe, tutto cambierebbe.
Il fascio di titanio: come funziona la nuova tecnica?
Il processo inizia con il riscaldamento del titanio 50 a 1.650 °C, fino a vaporizzarlo. Gli ioni di titanio vengono poi accelerati in un ciclotrone, un tipo di acceleratore di particelle, e sparati contro un bersaglio di californio 249. L’obiettivo è far fondere i nuclei, creando un nuovo elemento. Ma non è semplice: in 22 giorni di esperimenti, il team del Berkeley Lab è riuscito a produrre solo due atomi di livermorio (elemento 116). Un risultato apparentemente modesto, ma sufficiente per convalidare il metodo.
“Questa reazione non era mai stata dimostrata prima d’ora”, spiega Jacklyn Gates, scienziata nucleare del Berkeley Lab e autrice principale dello studio pubblicato su Physical Review Letters. “Era essenziale dimostrare che fosse possibile prima di tentare la creazione dell’elemento 120. Ora sappiamo che la strada è percorribile”.
L’isola di stabilità: il Santo Graal della chimica nucleare
L’isola di stabilità è una regione teorica della tavola periodica dove alcuni isotopi superpesanti potrebbero avere emivite molto più lunghe rispetto agli elementi circostanti. Questo fenomeno è legato ai numeri magici di protoni e neutroni, che conferiscono una stabilità particolare al nucleo atomico. Se l’elemento 120 dovesse raggiungere questa isola, potrebbe aprire nuove frontiere nella ricerca scientifica.
Gli elementi superpesanti sono notoriamente instabili. Decadono in frazioni di secondo, rendendo quasi impossibile studiarne le proprietà. Ma i teorici hanno ipotizzato l’esistenza di un’isola di stabilità, una regione in cui alcuni isotopi superpesanti potrebbero avere emivite molto più lunghe, forse addirittura minuti o giorni. Se l’elemento 120 dovesse raggiungere questa isola, gli scienziati potrebbero finalmente studiarne le proprietà chimiche e fisiche in dettaglio.
“Quando cerchiamo di creare questi elementi incredibilmente rari, ci troviamo al limite assoluto della conoscenza umana”, afferma Jennifer Pore, un’altra scienziata del team. “Non c’è alcuna garanzia che la fisica funzioni come ci aspettiamo. Ma è proprio questo che rende la ricerca così eccitante”.
La competizione globale: chi arriverà per primo?
La corsa all’elemento 120 non è una sfida solo americana. Laboratori in Russia, Germania, Cina e Giappone stanno lavorando allo stesso obiettivo, ognuno con il proprio approccio. Il Joint Institute for Nuclear Research in Russia, ad esempio, ha già tentato la sintesi dell’elemento 120 nel 2006, senza successo. Ora, con la nuova tecnica del titanio, gli Stati Uniti potrebbero prendere il sopravvento.
Ma la competizione non è solo una questione di prestigio. Ogni nuovo elemento scoperto aggiunge un tassello al puzzle della materia, aiutandoci a comprendere meglio come funziona l’universo a livello atomico. E se l’elemento 120 dovesse rivelarsi stabile, le implicazioni potrebbero essere rivoluzionarie: dalla creazione di nuovi materiali alla comprensione di fenomeni fisici ancora sconosciuti.
Il ciclotrone del Berkeley Lab
Il ciclotrone da 88 pollici del Lawrence Berkeley National Laboratory è uno degli acceleratori di particelle più avanzati al mondo. Utilizzato per la sintesi di elementi superpesanti, è in grado di accelerare ioni a velocità prossime a quella della luce, permettendo la fusione nucleare necessaria per creare nuovi elementi. È stato fondamentale nella scoperta di numerosi elementi della tavola periodica.
Cosa succederà se (e quando) l’elemento 120 verrà creato?
Anche se il team del Berkeley Lab dovesse riuscire a sintetizzare l’elemento 120, non sarà la fine della storia. Anzi, sarà solo l’inizio. Gli scienziati dovranno studiarne le proprietà, capire come si comporta e se può essere utilizzato in applicazioni pratiche. Ma la vera domanda è: cosa ci aspetta oltre l’elemento 120?
La tavola periodica, così come la conosciamo, potrebbe dover essere riscritta. Gli elementi superpesanti potrebbero avere proprietà così diverse da quelle degli elementi più leggeri da richiedere una nuova classificazione. E chissà, forse un giorno scopriremo che l’elemento 120 non è solo un traguardo scientifico, ma anche la chiave per comprendere qualcosa di ancora più grande.
Elemento 120, una ricerca che va oltre la chimica
La caccia all’elemento 120 è più di una semplice sfida scientifica. È una ricerca che ci porta ai confini della conoscenza umana, dove la fisica, la chimica e l’ingegneria si fondono in un unico, ambizioso obiettivo. E anche se il risultato potrebbe essere effimero, pochi atomi che durano pochi istanti, il viaggio stesso è ciò che conta. Perché, come spesso accade nella scienza, le domande sono più importanti delle risposte.
E così, mentre il ciclotrone del Berkeley Lab continua a ronfare e il fascio di titanio continua a colpire il suo bersaglio, il mondo attende. Non solo per l’elemento 120, ma per tutto ciò che verrà dopo. Perché, in fondo, la tavola periodica non è solo un elenco di elementi: è una mappa del possibile. E il possibile, a volte, è molto più grande di quanto immaginiamo.
