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Île de stabilité - À la découverte de nouveaux éléments super lourds

Île de stabilité - À la découverte de nouveaux éléments super lourds



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L'île de la stabilité est ce lieu merveilleux où de lourds isotopes d'éléments restent assez longtemps pour être étudiés et utilisés. "L'île" est située dans une mer de radio-isotopes qui se désintègrent si rapidement qu'il est difficile pour les scientifiques de prouver que l'élément existe, et encore moins d'utiliser l'isotope pour une application pratique.

Points à retenir: île de stabilité

  • le île de stabilité fait référence à une région du tableau périodique composée d’éléments radioactifs super-lourds ayant au moins un isotope ayant une demi-vie relativement longue.
  • le modèle de coque nucléaire est utilisé pour prédire l'emplacement des "îles", basé sur la maximisation de l'énergie de liaison entre protons et neutrons.
  • On pense que les isotopes sur l’île ont "nombres magiques" de protons et de neutrons qui leur permettent de maintenir une certaine stabilité.
  • Élément 126, si jamais il était produit, aurait un isotope avec une demi-vie suffisamment longue pour pouvoir être étudié et potentiellement utilisé.

Histoire de l'île

Glenn T. Seaborg a inventé l'expression "île de stabilité" à la fin des années 1960. En utilisant le modèle de coque nucléaire, il a proposé de remplir les niveaux d'énergie d'une coque donnée avec le nombre optimal de protons et de neutrons maximiserait l'énergie de liaison par nucléon, permettant ainsi à cet isotope particulier d'avoir une demi-vie plus longue que les autres isotopes coquilles remplies. Les isotopes qui remplissent des réservoirs nucléaires possèdent ce qu'on appelle des "nombres magiques" de protons et de neutrons.

Trouver l'île de stabilité

L'emplacement de l'île de stabilité est prédit sur la base des demi-vies isotopiques connues et des demi-vies prédites pour les éléments non observés, sur la base de calculs basés sur les éléments se comportant comme ceux ci-dessus sur le tableau périodique (congénères) et obéissant équations qui tiennent compte des effets relativistes.

La preuve que le concept "d'îlot de stabilité" est valable est apparue lorsque les physiciens ont synthétisé l'élément 117. Bien que l'isotope de 117 se soit désintégré très rapidement, l'un des produits de sa chaîne de désintégration était un isotope de lawrencium jamais observé auparavant. Le lawrencium 266 présentait une demi-vie de 11 heures, ce qui est extrêmement longue pour un atome d'un élément aussi lourd. Les isotopes de Lawrencium connus auparavant contenaient moins de neutrons et étaient beaucoup moins stables. Lawrencium-266 a 103 protons et 163 neutrons, faisant allusion à des nombres magiques non encore découverts qui peuvent être utilisés pour former de nouveaux éléments.

Quelles configurations pourraient posséder des nombres magiques? La réponse dépend de qui vous demandez, parce que c'est une question de calcul et il n'y a pas d'ensemble d'équations standard. Certains scientifiques suggèrent qu'il pourrait y avoir un îlot de stabilité autour de 108, 110 ou 114 protons et 184 neutrons. D'autres suggèrent un noyau sphérique avec 184 neutrons, mais 114, 120 ou 126 protons fonctionneraient mieux. L'Unbihexium-310 (élément 126) est "doublement magique" car son nombre de protons (126) et son nombre de neutrons (184) sont tous deux des nombres magiques. Quel que soit le résultat obtenu, les données obtenues à partir de la synthèse des éléments 116, 117 et 118 laissent présager un allongement de la demi-vie alors que le nombre de neutrons approche de 184.

Certains chercheurs pensent que la meilleure île de stabilité pourrait exister à des nombres atomiques beaucoup plus grands, comme autour de l’élément numéro 164 (164 protons). Les théoriciens étudient la région où Z = 106 à 108 et N est autour de 160-164, ce qui semble être suffisamment stable en ce qui concerne la désintégration bêta et la fission.

Créer de nouveaux éléments à partir de l'île de stabilité

Bien que les scientifiques soient capables de former de nouveaux isotopes stables d’éléments connus, nous n’avons pas la technologie pour aller bien au-delà de 120 (travaux en cours). Il est probable qu'un nouvel accélérateur de particules devra être construit, capable de se concentrer sur une cible plus énergique. Nous devrons également apprendre à fabriquer de plus grandes quantités de nucléides lourds connus pour servir de cibles à la fabrication de ces nouveaux éléments.

Nouvelles formes du noyau atomique

Le noyau atomique habituel ressemble à une boule solide de protons et de neutrons, mais les atomes d'éléments sur l'île de stabilité peuvent prendre de nouvelles formes. Une possibilité serait un noyau en forme de bulle ou creux, les protons et les neutrons formant une sorte de coque. Il est difficile d’imaginer l’impact d’une telle configuration sur les propriétés de l’isotope. Une chose est sûre, cependant… de nouveaux éléments restent à découvrir. Le tableau périodique du futur sera donc très différent de celui que nous utilisons aujourd'hui.