يقوم الكيميائيون بإنشاء والتقاط آينشتينيوم ، العنصر رقم 99 بعيد المنال

بالعربي/ اكتشف العلماء بعض خواصه الكيميائية الأساسية لأول مرة.

نجح العلماء في دراسة أينشتينيوم – أحد أكثر العناصر مراوغة وأثقلها في الجدول الدوري – لأول مرة منذ عقود. هذا الإنجاز يقرب الكيميائيين من اكتشاف ما يسمى بـ “جزيرة الاستقرار” ، حيث يُعتقد أن بعض العناصر الأثقل والأقصر عمراً.

اكتشفت وزارة الطاقة الأمريكية لأول مرة أينشتينيوم في عام 1952 في أعقاب أول اختبار للقنبلة الهيدروجينية . لا يوجد العنصر بشكل طبيعي على الأرض ولا يمكن إنتاجه إلا بكميات مجهرية باستخدام مفاعلات نووية متخصصة. من الصعب أيضًا الفصل عن العناصر الأخرى ، فهو شديد النشاط الإشعاعي ويتحلل بسرعة ، مما يجعل من الصعب للغاية دراسته.

ابتكر باحثون من مختبر لورنس بيركلي الوطني (مختبر بيركلي) بجامعة كاليفورنيا مؤخرًا عينة من 233 نانوجرام من الآينشتينيوم النقي وأجروا التجارب الأولى على العنصر منذ السبعينيات. وبذلك تمكنوا من اكتشاف بعض الخصائص الكيميائية الأساسية للعنصر لأول مرة.

رحلة من بداياتنا المبكرة كنوع ، لاستكشاف كيف أصبحنا وكيف تطورت أنظمتنا المناعية والعواطف وحتى المخاوف. قابل بعضًا من أعظم عقول العلم واكتشف كيفية صنع اللقاحات وإضاءة طيف الضوء وكيف نفسر الظواهر من “مصاصي الدماء” إلى تجارب الخروج من الجسم. اكتشف القوة الكامنة وراء الاندماج النووي والإمكانيات اللانهائية التي توفرها ميكانيكا الكم والمزيد في “كتاب العلوم المذهلة”.عرض الصفقة

صعب جدا للدراسة 

لا يعرف الفيزيائيون شيئًا تقريبًا عن أينشتينيوم.

قال المؤلف المشارك كوري كارتر ، الأستاذ المساعد في جامعة أيوا والعالم السابق في مختبر بيركلي ، لـ Live Science: “من الصعب القيام بذلك فقط بسبب مكانه في الجدول الدوري”.

مثل العناصر الأخرى في سلسلة الأكتينيد – مجموعة من 15 عنصرًا معدنيًا موجودة في أسفل الجدول الدوري – يتكون الآينشتينيوم عن طريق قصف عنصر مستهدف ، في هذه الحالة الكوريوم ، بالنيوترونات والبروتونات لإنشاء عناصر أثقل. استخدم الفريق مفاعلًا نوويًا متخصصًا في مختبر أوك ريدج الوطني في ولاية تينيسي ، أحد الأماكن القليلة في العالم التي يمكن فيها صنع آينشتينيوم.

ومع ذلك ، تم تصميم التفاعل لجعل الكاليفورنيوم – عنصر مهم تجاريًا يستخدم في محطات الطاقة النووية – وبالتالي فإنه ينتج كمية صغيرة جدًا من أينشتينيوم كمنتج ثانوي. يعد استخراج عينة نقية من الآينشتينيوم من الكاليفورنيوم أمرًا صعبًا بسبب أوجه التشابه بين العنصرين ، مما يعني أن الباحثين انتهى بهم الأمر بعينة صغيرة فقط من أينشتينيوم -254 ، وهو أحد أكثر النظائر استقرارًا ، أو الإصدارات ، للعنصر المراوغ.

قال كارتر “إنها كمية صغيرة جدًا من المواد”. “لا يمكنك رؤيتها ، والطريقة الوحيدة التي يمكنك من خلالها معرفة ذلك هي من خلال الإشارة المشعة.”

ومع ذلك ، فإن الحصول على أينشتينيوم ليس سوى نصف المعركة. المشكلة التالية هي إيجاد مكان للاحتفاظ به.

يبلغ عمر النصف لأينشتينيوم 254 276 يومًا – وهو الوقت الذي يستغرقه تحلل نصف المادة – ويتحلل إلى بيركليوم -250 ، الذي ينبعث منه أشعة جاما شديدة الضرر. صمم الباحثون في مختبر لوس ألاموس الوطني في نيومكسيكو حامل عينة خاص بطباعة ثلاثية الأبعاد لاحتواء أينشتينيوم وحماية علماء مختبر بيركلي من هذا الإشعاع.Advertisement

ومع ذلك ، تسبب انحلال العنصر أيضًا في مشاكل أخرى للباحثين.

قال كارتر: “إنها تتحلل باستمرار ، لذا تفقد 7.2٪ من كتلتك كل شهر عند دراستها”. “عليك أن تأخذ هذا في الاعتبار عند التخطيط لتجاربك.”

تم استخدام الفريق في Berkeley Lab للتعامل مع العناصر الأخرى ذات فترات نصف العمر القصيرة. ومع ذلك ، بدأ الفريق عملهم قبل اندلاع وباء COVID-19 مباشرة ، مما يعني أنهم فقدوا وقتًا ثمينًا ولم يتمكنوا من إكمال جميع التجارب المخطط لها.  

نتائج مفاجئة 

كان الاكتشاف الرئيسي من الدراسة هو قياس طول رابطة أينشتينيوم – متوسط ​​المسافة بين ذرتين مرتبطتين – وهي خاصية كيميائية أساسية تساعد العلماء على التنبؤ بكيفية تفاعلها مع العناصر الأخرى. ووجدوا أن طول رابطة أينشتينيوم يتعارض مع الاتجاه العام للأكتينيدات. هذا شيء تم التنبؤ به نظريًا في الماضي ، ولكن لم يتم إثباته تجريبيًا من قبل. 

بالمقارنة مع بقية سلسلة الأكتينيد ، يتألق أينشتينيوم أيضًا بشكل مختلف تمامًا عند تعرضه للضوء ، والذي يصفه كارتر بأنه “ظاهرة فيزيائية غير مسبوقة.” هناك حاجة لمزيد من التجارب لتحديد السبب.

قال كارتر إن الدراسة الجديدة “تضع الأساس للقدرة على القيام بالكيمياء بكميات صغيرة جدًا”. “ستسمح أساليبنا للآخرين بتخطي الحدود بدراسة العناصر الأخرى بنفس الطريقة.”المحتوى ذي الصلة

يمكن أن يسهل بحث الفريق أيضًا إنشاء أينشتينيوم في المستقبل. في هذه الحالة ، يمكن استخدام أينشتينيوم كعنصر مستهدف لإنشاء عناصر أثقل ، بما في ذلك العناصر غير المكتشفة مثل العنصر الافتراضي 119 ، والذي يُطلق عليه أيضًا اسم ununiversity. قد يكون أحد الأهداف النهائية لبعض الكيميائيين هو اكتشاف العناصر الافتراضية فائقة الثقل التي لها نصف عمر دقائق أو حتى أيام – بمعنى أنهم “يعيشون” في جزيرة الاستقرار هذه – مقارنة بالميكروثانية على الأكثر لنصف عمر عناصر ثقيلة أخرى. 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com