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Começou o experimento científico mais difícil da história

Com informações da Universidade de Oslo - 03/12/2011

Os átomos de berquélio não estarão tão organizados quanto nessa representação, o que torna extremamente difícil que os átomos de titânio os atinjam.
[Imagem: Kwei-Yu Chu/LLNL/SIT]

Criação de elementos químicos

O LHC pode ser o maior, o mais caro e o mais aguardado experimento científico da história.

Mas ele não parece ser o mais difícil que já foi feito.

Dois grupos internacionais de cientistas deram a largada para aquele que é considerado o experimento científico mais difícil da história: criar elementos químicos super-pesados, na fronteira da Tabela Periódica.

Todos os elementos químicos mais pesados do que o ferro são criados em supernovas - uma supernova é uma explosão estelar que produz energias descomunais.

Apenas para comparação, a energia do Sol é tão baixa que ele só consegue formar os elementos mais leves, bem início da Tabela Periódica.

Uma vez criado, o novo elemento super-pesado iniciará uma rápida cascata de decaimento, reduzindo-se a elementos mais leves.
[Imagem: Kwei-Yu Chu/LLNL]

Elementos químicos super-pesados

Os chamados elementos super-pesados são aqueles com um número atômico acima de 104. Todos os elementos de número atômico maior do que 94 são sintéticos. Recentemente, os cientistas obtiveram os elementos 117 e 118.

Mas agora chegou a agora de tentar sintetizar o 119 e o 120.

O grande desafio é que os cientistas afirmam que será necessário superar os limites da tecnologia atual para conseguir sintetizar elementos tão pesados e de vida tão curta.

Embora, em tese, seja suficiente sintetizar um único átomo dos novos elementos, isto não seria suficiente para ser aceito como prova científica.

"Ninguém terá nenhum reconhecimento até que outro laboratório consiga recriar o experimento. No pior caso, pode levar várias décadas antes que o experimento seja verificado," disse Jon Petter Omtvedt, membro da equipe membro da "equipe ocidental".

Eles estão trabalhando no Centro Helmholtz de Pesquisas de Íons Pesados, na Alemanha, um laboratório quase tão grande quanto o LHC, mas dedicado a pesquisas nucleares.

A outra equipe, que trabalha no Instituto de Pesquisas Nucleares de Dubna, na Rússia, tem a seu favor o fato de já ter descoberto seis elementos super-pesados.

Meia-vida dos elementos

Quanto mais pesado um elemento mais difícil e mais demorado é para sintetizá-lo, uma vez que os cientistas dependem de decaimentos radioativos que variam conforma a meia-vida dos elementos.

Quando os cientistas descobriram o elemento 106, eles conseguiam criar um átomo por hora, cuja meia-vida era de 20 segundos - isto significa que, em 20 segundos, o elemento se decompunha em elementos menores, bem antes que o segundo átomo pudesse ter sido produzido.

No caso de elemento 119, os cálculos indicam que será possível produzir um átomo por mês, cada um com uma meia-vida de 1,8 milissegundos.

"Há indícios muito firmes de que se tornará ainda mais difícil produzir átomos mais pesados. Além disso, nós devemos esperar meias-vidas ainda mais curtas," afirmou Omtvedt.

O berquélio tem sido um elemento crucial para a sintetização dos elementos super-pesados.
[Imagem: ORNL]

Fusão de berquélio e titânio

A corrida pela criação do elemento 119 começou no mês passado, quando o Laboratório Nacional Oak Ridge, nos Estados Unidos, produziu 20 miligramas de berquélio.

O berquélio tem número atômico 97, sendo, portanto, um elemento sintético, só podendo ser produzido em reatores nucleares muito especiais. Mais pesado do que o urânio, ele é muito difícil de ser produzido em concentrações muito puras.

Cada uma das duas equipes recebeu 10 miligramas de berquélio.

Para tentar criar o elemento 119, os dois grupos vão bombardear uma placa de metal salpicada de berquélio com átomos de titânio. E os dois grupos vão ter que trabalhar depressa, já que o berquélio tem meia-vida de 320 dias.

O objetivo é tentar fazer com que um átomo de titânio funda-se com um átomo de berquélio.

O titânio tem número atômico 22, enquanto o berquélio tem número atômico 97. Ou seja, juntos eles poderão formar um átomo com 119 prótons, exatamente o número necessário para formar o novo elemento.

Experimento científico mais difícil da história

Tudo parece ser muito fácil, não fosse o fato de que disparar átomos de titânio é algo extremamente difícil.

E esta é uma das razões que justificam a reivindicação dos cientistas de que este é o experimento científico mais difícil da história.

"Nós temos alguns segredos que não vamos compartilhar com os outros. Será como bombardear uma placa com bolas de bilhar, mas a probabilidade de um choque direto [entre um átomos de titânio e um átomo de berquélio] é extremamente baixa, disse Omtvedt.

Na verdade, é uma probabilidade menor do que ganhar sozinho na loteria.

Principalmente porque não pode ser qualquer choque, deve ser um choque frontal - na maioria dos choques, os átomos vão simplesmente ricochetear um no outro ou serão os dois destruídos.

Entra em cena então o segundo desafio: será necessário detectar o tal átomo de meia-vida extremamente curta.

Enquanto os cientistas calculam que poderão produzir um átomo do elemento super-pesado 119 por mês, ocorrem naturalmente cerca de 100.000 eventos nucleares na placa usada no experimento... por segundo.

Professor Jon Petter Omtvedt hopes to extend the periodic table with elements 119 and 120
[Imagem: Yngve Vogt/Apollon-UiO]

Fronteira final da Tabela Periódica

A única forma de descobrir que ganham na loteria, ou melhor, de detectar que o elemento 119 foi formado, é medindo o decaimento radioativo do novo elemento, quando sua vida chega ao fim e ele se decompõe em átomos mais leves.

"Isto significa que nós não poderemos detectar o átomo até que ele tenha se destruído. Antes disso não dá," explicou o pesquisador.

Também não é assim tão simples: ao decair, um elemento produz elementos-filhos mais leves. Além de ser muito rápido, este é um evento em cadeia - uma cadeia de eventos que pode avançar por cinco, seis, sete ou até oito "gerações".

E os cientistas somente poderão ter certeza de que o elemento 119 foi produzido quando eles detectarem uma cadeia de eventos ocorrendo de uma forma muito precisa, que não deixe dúvidas sobre o átomo ancestral.

"Uma das maiores e mais instigantes questões é descobrir até onde poderemos continuar criando átomos mais pesados. Mesmo que seja extremamente difícil criar os elementos 119 e 120, nós não acreditamos que esses elementos marcarão a fronteira final da Tabela Periódica," concluiu Omtvedt.

Vários dos elementos sintéticos ainda não têm nome. Uma proposta recente pretende dar os nomes de Flerovium para o elemento 114 e Livermorium para o elemento 116.