В търсене на нов елемент

Тази година се празнува рожденият ден на Периодичната таблица - 150 години, през които продължават да се откриват нови елементи и да се подреждат, според химичните им свойства. В настоящето празни места вече няма, което означава, че нови елементи в природата не могат да бъдат открити. Вместо това, изотопи (разновидност на даден елемент с еднакъв брой протони, но различен брой неутрони и масови числа) на нови елементи, се създават при лабораторни условия. Това се случва с помощта на термоядрен синтез. Това е вид ядрена реакция, при която две или повече атомни ядра се сливат, образувайки по-тежко ядро. Тези изотопи имат много кратък полуживот (времето, за което половината вещество се разпада), което прави идентификацията и потвърждаването на елемента много трудно. Въпреки това, всяко твърдение за откритието на нов елемент, трябва да се провери. Но кой се занимава с това и какви критерии се използват? 

В миналото е бил необходим преглед на заявките за нови открития, поради честите спорове между институти и държави. Пример за такъв период е времето между 1984 и 1995 г., когато различни публикации в научни списания, твърдят, че са открили елементите с атомно число от 101 до 109, като те произлизат най-вече от Национална лаборатория Лорънс Бъркли (LBNL) в САЩ и Съвместния институт за ядрени изследвания (ДУБНА) в Русия. Този период се нарича Войната на Трансферий (Transferium wars), защото новите елементи са номерирани след Фермий (Fm), № 100. От там произлиза и името на комисията, която се заема с разрешаването на проблема - Работна група на Трансфериий (Transferium Working Group, TWG). През 1991 г., определена работна група от учени, съставена от Международния съюз за чиста и приложна химия (IUPAC) и Международния съюз за чиста и приложна физика (IUPAP), съставя критерии, които трябва да бъдат изпълнени, за да може да се постави на новия елемент статут на откритие. Следват консултации между организациите, които водят до финализирането на имената и символите на елементите от № 101 до 109. Това се случва през 1997 г., а в наши дни елементите до № 118 отговарят на въпросните изисквания. Въпреки успеха на критериите, създадени от TWG, при тях не се взима предвид развитието на науката и технологиите, което може да се определи като бурно през последните години. Затова е необходима ревизия на „правилата на играта”. 

През 2017 г., учени от IUPAC и IUPAP съставят нова комисия, наречена Съвместна работна група (Joint Working Group, JWG), чиято задача е обновяването на критериите, съставени от предишната група. През 2018 г., публикуват новите изисквания за откриване на елементи. Учените стигат до заключението, че идентифицирането на нов елемент чрез единичен експеримент, е невъзможно. Това е случаят при елементи със свръхтежки ядра, от № 114 до 118, открити в периода между 1999 до 2010 г. Предложен е друг начин за идентифициране на подобни елементи, който се фокусира върху разпадането на частицата. Свръхтежките ядра са нестабилни и преминават през радиоактивен разпад, губят алфа-частици и се превръщат в по-леки дъщерни елементи. Веригата на разпад може да се проследи експериментално в лабораторни условия и чрез нея може да се определи началния елемент. Новата комисия включва и информация и съвети за това, как да се провеждат подобни експерименти и каква технология да се използва за потвърждаване на резултатите. Интересното и новото е, че тези критерии не се разглеждат като закони, които задължително трябва да се спазват, а като насоки. Всяко ново твърдение за откритие се разглежда индивидуално, което води до по-точно и вярно определяне на „новия елемент”. 

Истината е, че търсенето на нови елементи винаги е вълнувало учените от всички области на науката и няма изгледи в бъдеще този ентузиазъм да намалее. Изследването на свойствата на новите изотопи, проправя път към нови открития и посоки, които крият изненади. Тяхното конкретно изучаване, свързано със състава на тези нови елементи, помага при вникването и разбирането на научните законите, които определят ядрените, химичните и физичните основи на целият свят.