Kaksi uutta alkuainetta ilman nimeä - 114 ja 116 yhä lähempänä "vakauden saarta"
Vakuuttavinta näyttöä uusista alkuaineista esitti tutkimusryhmä Venäjän Dubnassa. Kuva Youri Tumanov / Lehtikuva.
Alkuaineiden jaksollista järjestelmää on alkukesästä virallisesti täydennetty kahdella uudella jäsenellä. Alkuaineista ununquadium ja ununhexium ei ole ainakaan vielä mitään käytännön hyötyä ihmiskunnalle, mutta ne ovat askelia matkalla yhä raskaampia alkuaineita.
Latinankieliset nimet ovat väliaikaisia ja viittaavat alkuaineiden järjestyslukuun: ununduadiumissa on 114 ja ununhexiumissa 116 protonia. Ne ovat raskaimmat tähän asti löydetyt alkuaineet.
Alkuaineet virallisti kemistien ja fyysikkojen kansainvälisten järjestöjen yhteinen tutkimuskomitea kolmen vuoden tutkimusten jälkeen, New Scientist kertoo. Monet tutkimusryhmät ovat väittäneet tuottaneensa alkuainetta 114 jo vuosia sitten. Tutkimuskomitean mukaan vakuuttavinta näyttöä ununquadiumista ja ununhexiumista esitti Juri Oganessianin tutkimusryhmä Venäjän Dubnassa koesarjoissaan vuonna 2004 ja 2006.
Samaan tulokseen päätyivät myös Ken Moodyn johtamat kokeet Lawrence Livermoren laboratoriossa Kaliforniassa.
Millisekuntien ilo
Luonnossa esiintyvistä alkuaineista raskain on uraani. Sitä raskaampia syntyy vain ydinvoimaloissa ja -räjähdyksissä, kaikkein raskaimpia vain hiukkaskiihdyttimillä.
Alkuaine 116 syntyi hetkeksi, kun 96 protonia ytimessään omaavaa alkuainetta curiumia pommitettiin hiukkaskiihdyttimessä 20 protonista koostuvilla kalsiumytimillä. Ilo uudesta alkuaineesta jäi lyhytaikaiseksi, koska syntyneet ununhexium-ytimet hajosivat muutaman millisekunnin päästä lähettämällä alfahiukkasen eli kahdesta protonista ja kahdesta neutronista koostuvan heliumytimen. Jäljelle jäi 114 protonia sisältäviä ununquadium-ytimiä.
Tutkijat onnistuivat tuottamaan alkuainetta 114 myös suoraan ampumalla kalsiumytimiä plutoniumiin, jolla on ytimessään 94 protonia.
Koska uudet alkuaineet hajoavat nopeasti, tutkijoiden on vaikea selvittää, minkälaisia kemiallisia ominaisuuksia niillä mahdollisesti olisi, eli minkä alkuaineiden kanssa ne voisivat muodostaa sidoksia.
Alkuaine 114 hajosi puolessa sekunnissa kopernikiumiksi (112 protonia). Ennen nyt vahvistettuja alkuaineita kopernikium oli uusin lisä jaksollisessa järjestelmässä. Kopernikium sai vuonna 2009 nimensä maailmankuvaa mullistaneen Nikolaus Kopernikuksen mukaan.
Alkuaineen löytäjä saa ehdottaa aineelle virallista nimeä, jonka kemistien kansainvälinen järjestö yleensä hyväksyy – ellei ehdotus ole aivan omituinen. Keinotekoisia alkuaineita on nimetty modernien fyysikoiden ja kemistien sekä tutkijoiden laboratoriopaikkakuntien mukaan. Vuonna 1473 syntynyttä puolalaista pappia ja tähtitieteilijää kunnioittava kopernikium oli ensimmäinen poikkeus tästä säännöstä.
”Epävakauden meri”
Dubnan laboratorio on jo päässyt alkuaineen nimeen (105, dubnium). Jos tutkijat haluavat jatkaa kopernikiumin malliin, tieteenhistorian varhaisemmista suuruuksista voisi ajatella vaikka newtoniumia Isaac Newtonin, galileumia Galileo Galilein tai darwiniumia Charles Darwinin mukaan.
Komitea tutki myös väitteitä alkuaineista 113, 115 ja 118, mutta se ei pitänyt näyttöä niiden hyväksi riittävän vakuuttavana.
Käytännön elämän kannalta hiukkaskiihdyttimissä synnytettävillä ja hetkessä hajoavilla raskailla alkuaineilla ei ole mitään merkitystä. Teoreettiset fyysikot kuitenkin uskovat, että vielä nyt löydettyjä raskaammat alkuaineet voisivat olla suhteellisen vakaita, eli niiden puoliintumisaika olisi useita vuosia.
Tällaisten atomien ytimet voivat kiihdyttää ydintä kiertävät elektronit niin nopeiksi, että suhteellisuusteorialla on merkitystä. Näillä voisi siksi olla yllättäviä kemiallisia ominaisuuksia.
Tutkijat lähestyvät tätä ”vakauden saareketta”. Nyt löydetyt alkuaineet kuuluvat fyysikkojen slangissa vielä ”epävakauden mereen”.
Suomalainenkin saanut nimensä alkuaineeseen
Alkuaineita on nimetty tutkijoiden mukaan 13. Useimmat tutkijoista ovat 1900-luvun ydinfyysikkoja, kuten Albert Einstein (einsteinium, 99), Niels Bohr (bohrium, 107) sekä Pierre ja Marie Curie (curium, 96).
Naisten mukaan on nimetty vain kaksi alkuainetta. Curium sai nimensä sekä Pierre että Marie Curien mukaan, mutta meitnerium (109) on nimetty yksin ”atomipommin äidiksi” kutsutun Lise Meitnerin mukaan. Monien mielestä Meitner olisi ansainnut tutkimuksistaan Nobelin palkinnon, mutta nimi jaksollisessa järjestelmässä on vielä poikkeuksellisempi kunnianosoitus.
Vain yksi tutkija on saanut nimensä alkuaineeseen jo eläessään: Glenn Seaborg (seaborgium, 106).
Turun akatemian kemian professori Johan Gadolin (1760-1852) taas on ainoa ihminen, jonka mukaan on nimetty vakaa, luonnollisesti planeetallamme esiintyvä alkuaine (gadolinium, 64).