Studentka objevila neznámé atomové jádro. Je to nyní nejvzácnější prvek na Zemi

Výzkum, při kterém byly atomy stříbra „bombardovány“ svazkem stroncia-84, vedl k vytvoření dosud neznámého atomového jádra astatia-190. Jádro se skládá z 85 protonů a 105 neutronů a je nejlehčím dosud objeveným izotopem astatia, jak píše web Tech Explorist.

K důležitým objevům někdy dochází náhodou. Tak tomu bylo i tentokrát, kdy byl nový izotop jednoho z prvků získán při výzkumu zcela jiného směru. Jedná se o astatin, který je v přírodních podmínkách extrémně nestabilní.

Izotopy nejsou nic jiného než různé odrůdy prvku, které obsahují stejný počet protonů, ale liší se počtem neutronů. Mnoho prvků má každý několik izotopů a některé mají až tucet izotopů. V přírodě se prvky obvykle vyskytují jako vzájemné směsi. Pokud jde o astatin, jehož izotop byl právě objeven, jedná se o radioaktivní, extrémně rychle se rozpadající a vzácný prvek. Je tak vzácný, že se odhaduje jeho výskyt v celé zemské kůře na méně než jeden gram.

Astat-190

Dotyčný výzkum provedla Henna Kokkonenová, která studuje na univerzitě ve finském Jyväskylä, a byl součástí její magisterské práce, kterou připravovala. Během svého výzkumu bombardovala atomy stříbra svazkem stroncia-84 a poté pozorovala produkty vznikající v procesu rozpadu. V tomto případě dochází k radioaktivnímu rozpadu alfa, při němž atomové jádro ztrácí skupinu dvou protonů a dvou neutronů – tzv. alfa částici. Tento proces probíhá, dokud se dané jádro nestabilizuje.

A právě tehdy narazila na něco, co vůbec nečekala: na izotop, který se dosud nikdy nepodařilo získat. Jedná se o astat-190, které obsahuje 85 protonů a 105 neutronů, čímž zároveň stanovila nový rekord jako nejlehčí dosud známý izotop tohoto prvku. Předchozím rekordmanem v tomto ohledu bylo astatium-192.

Prvek dostupný ve stopových množstvích

Astatin je extrémně radioaktivní a také velmi nestabilní. V přírodních podmínkách je prakticky jen stádiem, protože se stává produktem rozpadu těžších prvků, aby se sám rozpadl na další, ještě lehčí. Bohužel se nepodařilo nalézt žádnou jeho stabilní formu. Nejlepší je v tomto ohledu astat-210, který má poločas rozpadu až 8 hodin. A ve srovnání s ostatními izotopy je to vzácnost, protože naprostá většina z nich má poločas rozpadu maximálně několik sekund. Ve srovnání s ostatními členy své izotopové rodiny není astat-190 v žádném případě výjimkou. Jeho poločas rozpadu je pouhá jedna milisekunda.

Vzhledem k výše uvedenému by tedy nemělo překvapit, že astatin je mimořádně vzácný prvek. Některé zdroje uvádějí, že pokaždé na planetě jeho celková hmotnost nepřesahuje jeden gram, jiné, že ho je maximálně polévková lžíce (několik desítek gramů). Proto Guinnessova kniha rekordů uznala astatin za nejvzácnější prvek na Zemi. Jak již víme, poměrně rychle se rozpadá, obvykle končí, když dosáhne stabilních forem v podobě vizmutu nebo radonu. To také znamená, že o jeho fyzikálních vlastnostech víme jen velmi málo.

Vědci doufají, že další výzkum tohoto izotopu i samotného astatinu přispěje také k lepšímu pochopení samotného procesu radioaktivního rozpadu alfa. Přestože vědci vědí, že při takovém rozpadu dochází k vyvržení částice alfa, ani po letech výzkumu stále neznají přesné podrobnosti toho, jak tento proces probíhá.

Zdroj: redakce, journals.aps.org, techexplorist.com