einstenio, elemento pesante
Gli scienziati del Berkeley Lab Jennifer Wacker (da sinistra), Leticia Arnedo -Sanchez, Korey Carter, Katherine Shield lavorano con campioni radioattivi sotto cappe aspiranti nel laboratorio di chimica di Rebecca Abergel. (Credito: Marilyn Sargent / Berkeley Lab)

Durante la combustione di una bomba ad idrogeno, avvenuta sull’isola di Elugelab nel Pacifico meridionale nel 1952, durante i test si osserva per la prima volta un nuovo elemento pesante, l’einsteinio. Questo elemento è tra i più elusivi della tavola periodica, non si produce naturalmente ed talmente instabile che è difficile produrne a sufficienza, e per un tempo idoneo, per studiarlo.

Ma in questo difficile intento potrebbe aver avuto successo un team di chimici del Lawrence Berkeley National Laboratory, del Los Alamos National Laboratory e della Georgetown University. Il team ha infatti esaminato una quantità microscopica di einsteinio-254 per comprendere meglio le proprietà chimiche fondamentali e il comportamento di questo elemento così elusivo.

 

Come ottenere elementi elusivi come l’einsteinio

L’einsteinio utilizzato negli esperimenti è stato prodotto nei laboratori dell’High Flux Isotope Reactor dell’Oak Ridge National Laboratory. I ricercatori lo hanno ottenuto come sottoprodotto della produzione biennale di californio-252, un elemento pesante sintetizzato in laboratorio che ha utilità commerciale.

Come spiega Katherine Shield, una chimica del Lawrence Berkeley National Laboratory e coautrice dell’articolo, presso i loro laboratori riescono ad ottenere questi elementi grazie alle loro tecnologie e, fortunatamente, senza dover ricorrere all’esplosione di una bomba a idrogeno. Shield, ha anche spiegato che non si tratta solo di creare l’elemento o di creare l’isotopo, ma anche di purificarlo”, in modo che sia possibile utilizzarlo nei test di laboratorio.

Questi elementi pesanti e radioattivi, fanno parte del gruppo degli attinidi, ovvero quegli elementi che vanno da 89 a 103 sulla tavola periodica. Solo alcuni di loro, come l’einsteinio e il californio, sono sintetizzati.

Per poterli utilizzare e produrre vi sono dei protocolli di sicurezza per garantire che gli elementi radioattivi, siano gestiti in sicurezza. Dopodiché di si tratta solo di assicurarsi che ci sia abbastanza materiale con cui lavorare e che il materiale sia puro abbastanza da offrire risultati utili.

 

Difficili test con piccole quantità di elementi

Al momento il team di chimici sta lavorando con circa 200 nanogrammi di einsteinio, una quantità davvero minuscola. Ma, come spiega Korey Carter, sembrerebbe che la quantità sia sufficiente per eseguire i test di laboratorio.

Grazie alla la spettroscopia di assorbimento dei raggi X, i ricercatori sono riusciti a misurare la distanza di legame di einsteinio-254. Con questa tecnica, il campione viene bombardato con i raggi X. Successivamente al bombardamento, viene esaminato cosa è successo alla luce che è stata assorbita dal campione.

 

I risultati dei test mostrano caratteristiche straordinarie dell’einsteinio

Tramite questo test, i ricercatori hanno scoperto che la luce che è stata successivamente emessa è stata spostata verso il blu, il che significa che le lunghezze d’onda erano leggermente accorciate, diversamente da quanto il team si aspettasse. I ricercatori infatti si aspettavano uno spostamento verso il rosso, quindi verso lunghezze d’onda maggiori.

Il fatto che ciò non sia avvenuto, suggerisce che gli elettroni dell’einsteinio potrebbero accoppiarsi in modo diverso rispetto ad altri elementi vicini ad esso sulla tavola periodica. Questi risultati dunque, mettono in discussione la possibilità di estrapolare alcune tendenze osservate negli elementi più leggeri agli elementi attinidi più pesanti.

Il lavoro radioanalitico era stato svolto sull’einsteinio poco dopo la sua scoperta negli anni ’50, ma all’epoca si studiava poco sugli attinidi. Questo studio ha invece aggiunto molte informazioni dimostrando che le distanze di legame dell’einsteinio erano leggermente più brevi del previsto.

Ph. Credit: Marilyn Sargent / Berkeley Lab