Problematyczny pierwiastek
Einstein został odkryty w 1952 roku przez Alberta Ghsiorso. Odnaleziono go w pozostałościach po wybuchu termojądrowym na Oceanie Spokojnym. Pierwiastek ten zawiera aż 99 protonów, zaś jego masa atomowa to 252. Jak wszystkie transuranowce, czyli pierwiastki o masie większej niż uran, uzyskanie einsteinu to nie lada wyzwanie.
Cóż, nikt na świecie nie trzyma tak po prostu zapasów omawianego pierwiastka. Otrzymanie go wymaga, najprościej mówiąc, ostrzeliwania pierwiastków o mniejszej masie, takich jak kiur, neutronami, rzecz jasna wewnątrz reaktora jądrowego. Wymaga to też niezwykle dużej dawki cierpliwości. Zatem, dotychczas nikt einsteinu dokładnie nie zbadał. Podejrzewano jedynie, że może się on zachowywać podobnie jak inne pierwiastki należące do aktynowców.
W latach 60. XX wieku wyprodukowano wystarczająco einsteinu, by zobaczyć go gołym okiem – porcję o masie 10 nanogramów. Późniejsze próby otrzymania pierwiastka były skuteczniejsze, ale nawet wtedy uzyskiwano próbki pełne zanieczyszczeń.
Koniec złej passy
Tym razem udało się wytworzyć aż 233 nanogramy jednego z izotopów einsteinu – E-254. Co najciekawsze, dokonali tego badacze z tego samego miejsca, w którym pracował odkrywca pierwiastka – Albert Ghiorso. Mowa o Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), czyli multidyscyplinarnym laboratorium naukowym znajdującym się na terenie Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, podlegającym Departamentowi Energii Stanów Zjednoczonych.
Otrzymanie tak dużej próbki einsteinu nie było łatwe. Nie dość, że uczeni musieli poradzić sobie z zanieczyszczeniami w postaci mniejszych pierwiastków, to także z lockdownem spowodowanym pandemią. Biorąc pod uwagę fakt, jak szybko takie pierwiastki się rozpadają, lockdown był ogromną przeszkodą.
Historyczny sukces
Skoro uczeni w końcu uzyskali stosunkowo dużą próbkę einsteinu, przystąpili do jego badań. Na szczęście, te badania rzeczywiście udało się przeprowadzić. Naukowcy poddali pierwiastek przeróżnym testom i pomiarom, na przykład takim z udziałem promieniowania rentgenowskiego. Testy te pozwoliły poznać ważne szczegóły na temat właściwości einsteinu.
„To, że mogliśmy pracować z tak małą ilością materiału i zajmować się chemią nieorganiczną, jest niesamowitym osiągnięciem.”, powiedziała badaczka należąca do zespołu – Rebecca Abergel. „To istotne, bo im więcej wiemy o jego zachowaniu chemicznym, tym lepiej będziemy mogli wykorzystać tę wiedzę, opracowując nowe materiały i nowe technologie, nie tylko z użyciem einsteinu, ale także innych aktynowców. Ta wiedza może nam też pozwolić ustalić pewne trendy w układzie okresowym pierwiastków.”
Na drodze badań dowiedziano się na przykład, że średnia długość wiązań między dwoma atomami einsteinu nie jest zgodna z trendem, który w przypadku aktynowców ma miejsce w układzie okresowym. Potwierdziło to przewidywania teoretyczne w tej kwestii. Poza tym okazało się, że w porównaniu innych aktynowców po ekspozycji na światło einstein emituje inne promieniowanie. Badacze opisują to jako „bezprecedensowe zjawisko fizyczne”, dla którego póki co nie ma wyjaśnienia.
Kto wie, może w przyszłości uda się dokładnie zbadać jeszcze cięższe pierwiastki. Istnieje też szansa, że doświadczenie pozyskane przez badaczy z Berkeley Lab pozwoli im kiedyś odkryć pierwiastki, których póki co nikt nie widział na oczy, takie jak hipotetyczny pierwiastek o numerze 119, znany też pod nazwą ununenn.
Źródło: Nature, fot. tyt. Wikimedia Commons/Departament Energii Stanów Zjednoczonych