Els actínids de l’estel de Przybylski com a productes de la desintegració d’elements superpesants

En el marc de la sèrie sobre “Els empèdocles moderns”, en parlar de l’einsteini (l’element 99) fèiem referència de l’estel de Przybylski. Aquest estel, el n. 101065 del catàleg de Henry Draper, fou estudiat espectroscòpicament per Antoni Przybylski el 26 d’abril del 1960. En l’espectre hom trobà línies corresponents a elements radioactius pesants de vida mitjana curta que, prèviament, hom havia descrit exclusivament com a resultat de l’anàlisi de tests d’armes nuclears. V. A. Dzuba, V. V. Flambaum i J. K. Webb proposen les característiques dels isòtops superpesants dels quals derivarien els actínids d’aquest estel.

L’illa de l’estabilitat

Durant un temps, hom pensà que no hi havia elements químics més pesants que l’urani (element 92). El desenvolupament d’armes nuclears va conduir a la descoberta d’elements transurànids. Més enllà del californi (element 98), els nuclis coneguts dels elements tenen semivides molt breus, totes inferiors a un any i moltes inferiors a un segon. Aquests nuclis són tots de síntesi artificial i s’obtenen mitjançant reaccions nuclears. Segons la física nuclear teòrica, però, alguns isòtops d’aquests elements tindrien semivides més llargues. Per exemple, el 298Fl (amb un nucli format per 114 protons i 184 neutrons) tindria una semivida teòrica de 10 milions d’anys. Ara bé, els isòtops d’aquesta “illa de l’estabilitat” són inabastables per a la síntesi en laboratori d’acord amb les tècniques i matèries primeres disponibles.

La semivida d’un nucli atòmica es correspon a la seva estabilitat la qual depèn de l’estructura. Els nuclis amb un nombre protònic de 114, 120, 122 i 126, o amb nombres neutrònics de 172, 178, 182, 184 i 194, serien relativament estables. A més del flerovi-298, presenten aquests nombres el 304Ubn i el 310Ubh. D’aquests tres elements, però, tan sols s’han sintetitzat isòtops més lleugers del flerovi (del 284 al 289).

Cercar els elements superpesants en estels com HD 101065

L’einsteni i altres elements actínids més lleugers s’han detectat en les línies òptiques de la llum de l’estel de Przybylski. Aquests elements tenen una semivida curta, de manera que si es poden detectar en aquest estel és perquè serien el producte de la desintegració d’isòtops més pesants de semivides molt més llargues.

Els elements superpesants de l’estel de Przybylski s’haurien generat en explosions de supernoves amb elevats fluxos de neutrons. Un flux de neutró prou elevat pot dur a la formació de nuclis de 184 neutrons o d’altres combinacions pròpies de l’illa de l’estabilitat.

El problema és detectar aquests elements superpesants. Per això caldria conèixer les freqüències de transicions de dipol elèctric fortes. Hom no ha pogut mesurar aquesta freqüència per a elements més pesants que el nobeli (element 102) perquè no se’ls ha pogut sintetitzar en prou quantitat en el laboratori.

Per superar aquesta limitació empírica, s’han fet càlculs teòrics sobre els espectres atòmics d’elements superpesants. Ara bé, el marge d’error d’aquests càlculs teòrics els fa inaplicables en l’anàlisi de dades astrofísiques.

Un càlcul teòric per als elements superpesants

Dzuba et al. utilitzen les dades experimentals sobre el plutoni (element 94), l’americi (element 95), curi (element 96) i el nobeli, per determinar com l’addició de neutrons en un nucli modifica les propietats espectroscòpiques. A partir de les dades obtingudes per a aquests elements, han realitzat un càlcul d’aquesta relació per als elements 102-120. Així calculen els valors per al nobeli-286 (nucli de 102 protons i 184 neutrons) i altres isòtops superpesants hipotètics.

Aquesta aportació teòrica hauria d’ajudar en els estudis empírics sobre l’estel de Przybylski i altres estels que comparteixen aquesta peculiaritat (estels roAp). Qui sap si la descoberta de l’element 120 es farà d’aquesta manera i no pas per síntesi de laboratori.



Aquesta entrada ha esta publicada en 1. L'Univers. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *