Superando los límites de la tabla periódica, desafiando la teoría de los elementos «superpesados».

Científicos de la Universidad Massey en Nueva Zelanda, la Universidad de Mainz en Alemania, la Universidad de la Sorbona en Francia y el Fondo para Haces de Isótopos Raros (FRIB) discuten los límites de la tabla periódica y revisan el concepto de «isla de estabilidad» con avances recientes en Investigación de elementos superpesados. Su trabajo es nuestro artículo de portada de febrero de 2024. Física de revisión de la naturaleza.

Además de Reseñas de Física de la Naturaleza característica, Informes de física Publicó una reseña sobre la teoría de la estructura electrónica atómica de elementos superpesados.

Buscar elementos superpesados

¿Cuál es el núcleo más pesado y ligado? maíz ¿Cuáles son sus características? Los núcleos de elementos químicos que contienen más de 103 protones se clasifican como «superpesados». Es parte de una vasta y desconocida región de estos núcleos que los científicos están tratando de descubrir. La exploración de este territorio inexplorado ofrece perspectivas de descubrimientos que conectan amplios campos de la ciencia.

Se están construyendo nuevas instalaciones experimentales para ayudar a los científicos a descubrir las propiedades de los átomos y sus núcleos en un sistema formado por un gran número de electrones, protones y neutrones. Las instalaciones crearán nuevos elementos y nucleidos dentro de los límites del número atómico y la masa.

Dibujo de estudio. Fuente: Nature Review Physics de febrero de 2024, diseño de portada de Susan Harris

Los ritmos de producción de núcleos superpesados ​​son muy bajos. Los datos físicos y químicos obtenidos de estos experimentos indicaron desviaciones de los elementos e isótopos más ligeros. Esto permite a los científicos preguntarse hasta qué punto se pueden ampliar los límites de la tabla periódica de elementos y el diagrama de nucleidos. Evaluar la existencia de una “península de estabilidad extendida”, donde los núcleos superpesados ​​podrían tener vidas más allá de las muy cortas detectadas hasta ahora, también es un objetivo científico.

Progreso teórico y futuro de los elementos superpesados.

Además, los avances en la teoría de la estructura atómica se centran en los elementos superpesados ​​y sus configuraciones electrónicas del estado fundamental predichas, que son importantes para determinar la posición de un elemento en la tabla periódica.

«Debido a la presencia de enormes fuerzas electrostáticas, los electrones en los átomos superpesados ​​se mueven a velocidades cercanas a la de la luz», dijo uno de los autores del artículo, Witek Nazarowicz, distinguido profesor de física y científico principal del FRIB. «Además, las fuerzas de Coulomb muy fuertes en los núcleos superpesados ​​provocan nuevos efectos. Este es un nuevo juego de pelota para la teoría atómica y nuclear.

En FRIB, los científicos estudiarán formas de acceder a núcleos superpesados ​​ubicados cerca de la región de mayor estabilidad. Actualmente, muchos núcleos superpesados ​​no pueden medirse, por lo que la información sobre ellos debe provenir de extrapolaciones teóricas. Los teóricos nucleares del FRIB hacen predicciones para núcleos superpesados ​​utilizando modelos avanzados impulsados ​​por computación de alto rendimiento y… Aprendizaje automático.

El estudio de la tabla periódica de elementos y el paisaje nuclear en la región ultrapesada generará nuevas ideas y métodos que tendrán un impacto en la física nuclear y atómica, la astrofísica y la química.

Referencias: “La búsqueda de elementos superpesados ​​y los límites de la tabla periódica” por Odell R. Smits y Christoph E. Dolman, Paul Indelicato, Witold Nazarewitz y Peter Schwerdtfeger, 11 de diciembre de 2023, Reseñas de Física de la Naturaleza.
doi: 10.1038/s42254-023-00668-j

“Superando los límites de la tabla periódica: una revisión de la teoría y los cálculos de la estructura electrónica relativista atómica para elementos superpesados” por OR Smits, P. Indelicato, W. Nazarewicz, M. Piibeleht y P. Schwerdtfeger, 13 de octubre de 2023, Informes de física.
doi: 10.1016/j.physrep.2023.09.004

Este material se basa en un trabajo apoyado por el Departamento de Energía de EE. UU., la Oficina de Ciencias, la Oficina de Física Nuclear (DOE-SC), el Programa de Nueva Zelanda Hubert Curien Dumont d'Urville y el Fondo Marsden de la Sociedad Real de Nueva Zelanda. .

La Universidad Estatal de Michigan (MSU) opera la instalación de haces de isótopos raros (FRIB) como una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE (DOE-SC), apoyando la misión de la Oficina de Física Nuclear del DOE. La operación de la instalación de usuario cuenta con el respaldo de la Oficina de Física Nuclear del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE-SC) como una de las 28 instalaciones de usuario del DOE-SC.