Cientistas buscam os elementos 119 e 120 em aceleradores de partículas

A busca por novos elementos químicos continua a fascinar pesquisadores em todo o mundo, desafiando as fronteiras da física nuclear e questionando os limites do que é possível sintetizar na química moderna.

Hoje, laboratórios de ponta no mundo todo estão empenhados em sintetizar os inéditos elementos 119 e 120. Para entender essa corrida, vale lembrar como a tabela é organizada: os elementos seguem as diretrizes da IUPAC e são ordenados pelo número atômico, que corresponde à quantidade de prótons no núcleo de cada átomo.

A síntese em aceleradores busca estabilidade

Os cientistas usam aceleradores de partículas para colidir núcleos atômicos mais leves. A esperança é que essas colisões resultem na fusão dos núcleos e formem um núcleo muito mais pesado.

No entanto, essa reação exige um grau extremo de precisão e enfrenta desafios tecnológicos monumentais: a repulsão eletrostática natural entre os muitos prótons dificulta enormemente qualquer junção bem-sucedida dos átomos envolvidos. Por isso, mesmo quando a fusão acontece, como no caso do oganessônio, o último elemento reconhecido oficialmente, os novos núcleos duram apenas frações de segundo.

A teoria da ilha de estabilidade guia pesquisas

Para aumentar as chances de criar esses elementos superpesados, a comunidade científica se apoia numa hipótese teórica: a chamada “ilha de estabilidade”. Essa previsão sugere que existem núcleos extremamente pesados com meia-vida bem mais longa.

Segundo os modelos elaborados pelos físicos, certas combinações específicas entre prótons e nêutrons podem conferir maior resistência ao decaimento radioativo. Assim, o objetivo dos experimentos atuais é chegar a essa região hipotética da tabela periódica, com uma quantidade de nêutrons capaz de manter o núcleo coeso contra a fissão espontânea imediata.

Os limites da tabela periódica

Apesar das tecnologias avançadas, a própria física impõe barreiras à expansão infinita da tabela periódica.

À medida que mais prótons se acumulam no núcleo, a repulsão elétrica entre eles cresce rapidamente. Em algum ponto, ela supera as forças que mantêm o núcleo coeso; além disso, efeitos relativísticos alteram drasticamente o comportamento dos elétrons das camadas internas.

O que o universo ensina

Para entender esses limites, é útil olhar para o universo, onde ocorre um fenômeno chamado processo r (do inglês r-process, de captura rápida de nêutrons). Esse mecanismo acontece, por exemplo, em violentas fusões de estrelas de nêutrons.

Nesses eventos, os núcleos capturam nêutrons de forma extremamente rápida e intensa, formando elementos pesados. Compreender como esse processo natural estabelece seus próprios limites de massa ajuda os cientistas que trabalham com aceleradores a delimitar o verdadeiro alcance da tabela periódica.