Sciencemag.cz
Doporučujeme
Někteří teoretici již dlouho předpovídají, že prvky s přibližně 164 protony by mohly mít relativně dlouhý poločas rozpadu nebo dokonce být stabilní. Tato (hypotetická) oblast v periodické tabulce se označuje jako ostrov stability. Nový výzkum se soustředil na otázku, jaké by tyto prvky mohly mít vlastnosti, především hustotu.
„Můj tým chtěl od počátku zjistit hustotu hmotnosti těchto supertěžkých prvků. Tato vlastnost by nám mohla říci více o tom, jak se chovají jejich atomová jádra. A jakmile bychom měli představu o jejich hustotě, mohli bychom získat lepší představu o tom, kde by se tyto prvky mohly skrývat,“ uvádí teoretický fyzik Johann Rafelski (University of Arizona, Tucson) na The Conversation.
K určení hustoty („hustoty hmotnosti“) a dalších fyzikálních i chemických vlastností těchto prvků vědci použili model, který pokládá atom každého za jediný (uvnitř a na povrchu elektricky nabitý) oblak. Tento model má dobře fungovat pro velké atomy, které jsou uspořádány do mřížky.
Model byl ověřen na známých atomech a potom ho výzkumníci zkusili použít k výpočtu hustoty hypotetického prvku se 164 protony a dalších prvků v ostrově stability. Závěr zní, že stabilní kovy s atomovým číslem kolem 164 budou mít hustotu mezi 36 až 68 g/cm3 (s možným ještě širším rozsahem při menší úpravě předpokladů).
Mnozí vědci se domnívají, že zlato a další těžké kovy se na zemský povrch dostaly po srážce naší planety s asteroidy. Totéž by se mohlo stát i s těmito supertěžkými prvky. Kvůli své vysoké hustotě by ale klesaly do nitra Země a z blízkosti zemského povrchu by byly eliminovány subdukcí tektonických desek (zasouvání jedné desky pod druhou). Nicméně, i když nemusíme být schopni najít supertěžké prvky na povrchu Země, mohou se stále nacházet na asteroidech.
Vědci odhadli, že některé asteroidy mají hustotu větší než osmium (22,59 g/cm3), nejhustší prvek vyskytující se na Zemi. Největším z těchto objektů je planetka 33, Polyhymnia, jejíž vypočtená hustota je 75,3 g/cm3. Třeba ovšem dodat, že tato hodnota nemusí být správná/přesná, protože změřit hmotnost a objem vzdálených asteroidů je poměrně obtížné. Polyhymnia ovšem není jediným hustým asteroidem. Ve skutečnosti existuje celá třída supertěžkých objektů, které by mohly dosud neznámé chemické prvky obsahovat.
Tyto tzv. objekty CUDO (Compact Ultradense Objects) by ovšem měly zřejmě povrch tvořený především běžnými prvky, ty ultratěžké by byly opět spíše uvnitř těles a těžko říct, zda bychom je dokázali detekovat. NASA i japonská agentura JAXA dosud dopravily na Zemi vzorky z blízkých asteroidů s nízkou hustotou. Je krajně nepravděpodobné, že by se supetěžké prvky podařilo objevit v rámci analýzy vzorků z mise OSIRIS-Rex. Mise NASA Psyche ovšem směřuje k asteroidu bohatému na kovy a odebere z něj vzorek, u něhož je větší šance, že supertěžké prvky ukrývá…
A jak by hypotetické supertěžké prvky vznikaly? Potřebné podmínky by snad mohly vytvořit některé extrémní astronomické události, jako například splynutí dvojhvězd.
Evan LaForge et al, Superheavy elements and ultradense matter, The European Physical Journal Plus (2023). DOI: 10.1140/epjp/s13360-023-04454-8
Zdroj: Springer, The Conversation/Phys.org
