Badania, w których bombardowano atomy srebra wiązką strontu-84 doprowadziły do wytworzenia nieznanego dotychczas jądra atomowego – astatu-190. Jądro składa się z 85 protonów i 105 neutronów i jest najlżejszym izotopem astatu odkrytym do tej pory.
Czasem istotne odkrycia dokonywane są przypadkiem. Tak było i tym razem, kiedy to prowadząc badania w zupełnie innym kierunku otrzymano nowy izotop jednego z pierwiastków. Chodzi o astat, który w warunkach naturalnych jest niezwykle niestabilny.
Izotopy to nic innego, jak różne odmiany jednego pierwiastka, które zawierają jednakową liczbę protonów, ale różnią się liczbą neutronów. Wiele pierwiastków ma po kilka, a niektóre - nawet po kilkanaście izotopów. W przyrodzie pierwiastki występują zwykle jako ich mieszaniny. Jeśli chodzi o astat, którego izotop właśnie odkryto, to jest on promieniotwórczym, niezwykle szybko rozkładającym się i rzadkim pierwiastkiem. Na tyle rzadkim, że według szacunków w całej skorupie ziemskiej znajduje się go mniej niż jeden gram.
Opis i rezultaty badań, w których uzyskano nowy izotop astatu ukazały się na łamach pisma „Physical Review C” (DOI: 10.1103/PhysRevC.107.064312).
Wspomniane badania zostały przeprowadzone przez Hennę Kokkonen, studiującą na fińskim Uniwersytecie w Jyväskylä i były elementem przygotowywanej przez nią pracy magisterskiej. W trakcie badań przeprowadzała bombardowanie atomów srebra wiązką strontu-84. Następnie obserwowała powstające w procesie rozpadu produkty. W tym przypadku zachodzi rozpad promieniotwórczy alfa, w którego trakcie jądro atomowe traci grupę dwóch protonów i dwóch neutronów - nazywanych cząstką alfa. Proces ten ma miejsce aż do momentu ustabilizowania się danego jądra.
I właśnie wtedy natrafiła na coś, czego się zupełnie nie spodziewała: na izotop, którego nie udało się nigdy wcześniej uzyskać. To zawierający 85 protonów oraz 105 neutronów astat-190, który jednocześnie ustanowił nowy rekord jako najlżejszy dotąd znany izotop tego pierwiastka. Dotychczasowym rekordzistą pod tym względem był astat-192.
Astat jest niezwykle radioaktywny, a przy tym bardzo niestabilny. W warunkach naturalnych jest praktycznie tylko etapem, ponieważ staje się produktem rozpadu cięższych pierwiastków, by następnie samemu rozpaść się na kolejne, jeszcze lżejsze. Niestety nie znajdziemy żadnej stabilnej jego formy. Najlepiej pod tym względem prezentuje się astat-210, którego okres półtrwania wynosi „aż” 8 godzin. I na tle innych izotopów jest to ewenement, ponieważ w przypadku zdecydowanej większości z nich wynosi on maksymalnie kilka sekund. Astat-190 w porównaniu do innych członków swojej izotopowej rodziny nie jest bynajmniej wyjątkiem. Jego okres półtrwania to zaledwie 1 milisekunda.
W obliczu powyższych informacji nie powinien zatem dziwić fakt, że astat jest pierwiastkiem niezwykle rzadkim. Niektóre źródła mówią o tym, że każdorazowo na naszej planecie jego sumaryczna waga nie przekracza jednego grama, inne, że jest go maksymalnie łyżka stołowa (kilkadziesiąt gram). Dlatego też Księga Rekordów Guinnessa uznała astat za najrzadszy pierwiastek na Ziemi. Jak już wiemy, dość szybko dochodzi do jego rozpadu, który zazwyczaj kończy się w momencie osiągnięcia stabilnych form pod postacią bizmutu lub radonu. Sprawia to również, że niewiele wiemy o jego właściwościach fizycznych.
Uczeni mają nadzieję, że dalsze badania tak nad tym izotopem, jak i samym astatem, przyczynią się również do lepszego poznania samego procesu rozpadu promieniotwórczego alfa. Choć naukowcy wiedzą, że rozpad taki powoduje wyrzucenie cząstki alfa, to po latach badań nadal nie znają dokładnych szczegółów dotyczących przebiegu tego procesu.
Źródło: Science Alert, University of Jyväskylä, fot. Henna Kokkonen/ Kalle Auranen.
