Potraga za elementima

Svi elementi prisutni u prirodi – različite vrste atoma – odavno su otkriveni. Da biste danas otkrili novi element i pomerili granice materije, morate prvo da je stvorite.

Potraga za elementima Snimio: Maks Agilera-Helvig

Prošle godine, 22. oktobra u 9.29 h, začulo se zvono u glavnoj sali laboratorije Jurija Oganesijana u Dubni, severno od Moskve. U tesnom prostoru izdeljenom policama sa knjigama i belim tablama, 12 nuklearnih fizičara sedelo je za radnim stolovima zatrpanim papirima i ambalažama brze hrane. Na drugoj strani sale obnovljeni stari dobri ciklotron bombardovao je foliju atomima kalcijuma brzinom od 108 miliona kilometara na sat. Zvuk zvona signalizovao je da je neki od sudara dao rezultat: rođen je novi atom. U tom trenutku bio je to jedini atom elementa 117 na planeti i tek 19. atom tog elementa koji je uopšte postojao. Prethodni su takođe stvoreni u ovoj laboratoriji, ali svi su brzo iščezli. Delić sekunde kasnije nestao je i ovaj.

Dubna se nalazi pored reke Volge i izgrađena je posle Drugog svetskog rata na šumskoj krčevini kao novi grad za naučnike. Georgij Flerov, koji je učestvovao u pokretanju sovjetskog istraživačkog programa nuklearnog oružja, osnovao je laboratoriju koju je kasnije preuzeo Oganesijan. Još na početku rata Flerov je zapazio da su američki i nemački naučnici naprasno prestali da objavljuju svoje stručne radove o radioaktivnim elementima. Posumnjao je da oni potajno prave atomske bombe, pa je u aprilu 1942. godine pisao sovjetskom vođi Josifu Staljinu, koji je zatim naložio ruskim fizičarima da odmah i oni naprave takvu bombu. Flerovu su dodeljeni lični automobil, vikendica i, što je najvažnije, laboratorija u Dubni. U njoj se usredsredio na potragu za novim elementima.

Pogledajte galeriju fotografija

Sve što znate ili ne znate, volite ili ne volite na planeti Zemlji sastoji se od elemenata – različitih vrsta atoma. Stari su milijarde godine i većina ih se rasula kroz svemir posle Velikog praska ili eksplozija zvezda, zatim su se ugradili u novostvorenu Zemlju i beskonačno se recikliraju u raznim materijama – od kamenja do bakterija, od naših političara do veverica. Krajem XIX veka jedan drugi Rus, Dmitri Mendeljejev, pokušao je da logično klasifikuje elemente, pa ih je poređao po atomskim masama i ostalim osobinama, stvorivši tabelu – periodni sistem elemenata. Svaki element dobio je broj: jednak broju protona u svom atomskom jezgru.

Već do 1940. godine naučnici su znali za sve trajne, postojeće elemente na planeti, zaključno sa uranijumom, koji je označen brojem 92. Popunili su sve praznine koje je Mendeljejev ostavio. Ali posao nije bio gotov. Iza uranijuma postojao je čitav svet raznolikih mogućnosti – elementi koji su previše radioaktivni i nestabilni da bi trajali milijardama godina. Da bi se taj svet istražio, on prvo mora da bude stvoren.

Prvi koraci u njegovom stvaranju uticali su i na mnogo krupnije stvari od periodnog sistema. Kada su 1941. godine Glen Siborg i njegove kolege sa Kalifornijskog univerziteta u Berkliju stvorili element 94, plutonijum, Siborg je ubrzo regrutovan za tzv. Projekat Menhetn – Flerov je bio u pravu. Posle učešća u izradi plutonijumske bombe koja je bačena na Nagasaki, čime je okončan rat, Siborg se vratio na Berkli. Nastavio je da stvara nove elemente, doduše sa manje dramatičnom primenom – recimo, za izradu detektora dima – ili bez ikakve praktične primene. Njegov tim je 1955. godine stigao do elementa broj 101. Nazvali su ga mendeljevijum.

Neko vreme se činilo da je Mendeljejevljeva tablica konačna i da je njegov imenjak poslednji element u sistemu. Protoni u jezgru atoma uvek teže da se razdvoje; naelektrisani su pozitivno i međusobno se odbijaju. Neutroni – električno neutralne čestice brojnije od protona – pomažu da jezgro ostane celovito. Ali ta sila privlačenja deluje samo na ekstremno malim razdaljinama. Što je jezgro veće, unutrašnja sila privlačenja drastično slabi. Zato mora da postoji krajnja rubrika u periodnom sistemu, maksimalna veličina iznad koje atom neće biti stabilan čak ni privremeno, kao neka vrsta hemijskog vilinog konjica. Mendeljevijum ima period poluraspada od 51,5 dana i izgledalo je da su se naučnici približili krajnjoj granici.

Ne obazirući se na to, tim sa Berklija nastavio je istraživanje, a njihovi glavni konkurenti bili su naučnici iz Flervoljeve Laboratorije za nuklearne reakcije pri Združenom institutu za nuklearna istraživanja u Dubni. Između 1965. i 1974. godine tim sa Berklija tvrdio je da je stvorio elemente 102, 103, 104, 105 i 106 – ali isto su tvrdili i u Dubni. Ti vilini konjici umirali su posle nekoliko sati. Sporovi oko toga ko je šta prvi otkrio bili su neprijatni, verovatno podgrevani tadašnjim Hladnim ratom. Na kraju je postignut kompromis: element 105 nazvan je dubnijum, element 106 siborgijum. Nuklearni rat je izbegnut.

U međuvremenu su teorijski fizičari ovim istraživanjima dali novi smisao. Veoma veliko jezgro može da bude iznenađujuće stabilno, zaključili su, ukoliko se u njemu nalazi određen „magični broj” protona i neutrona koji tačno ispunjavaju ljuske, tj. prostor predviđen za čestice. Ako je tačna, ova teorija menja sve. To bi značilo da možda, ali samo možda, postoji nekakvo „ostrvo stabilnosti” iza horizonta, gde i čudovišno teški elementi sa 114, 120 ili 126 protona mogu da traju po nekoliko minuta, nedelja ili čak hiljada godina. Zbog primamljive teorije o neotkrivenom svetu istraživanja su postala još važnija i zanimljivija. Otprilike u to vreme Oganesijan se priključio Flerovljevom timu u Dubni. 

NASTAVAK NA SLEDEĆOJ STRANI



bonus video
ostavite komentar
Inicijalizacija u toku...
U prodaji je oktobarsko izdanje časopisa National Geographic Srbija.