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L'atomo più pesante TRA FISICA E CHIMICA L'atomo più pesante La grande corsa agli elementi artificiali INTORNO al 1830 il russo Mendeleev ordinò gli elemen�ti allora noti in base al nume�ro di protoni contenuti nei nu�clei dei loro atomi. Oggi, per caratterizzare i nuclei, par iamo di «numero di massa», cioè del numero totale di protoni e neutroni che li costituiscono. In termini generali, potremmo di�re che all'aumentare del nume�ro di massa il nucleo, facendosi più pesante, tende a diventare instabile e quindi radioattivo. In natura il più pesante nucleo stabile è il bismuto che viene subilo dopo il piombo. I nuclei ancora più pesanti, come ura�nio e torio, sono radioattivi e quindi instabili. Ma i teorici, negli Anni 50, predissero l'esi�stenza di «isole» in cui possono esistere nuclei il cui numero di massa, seppure elevatissimo, era tale da dare una notevole stabilità. Le isole avrebbero do�vuto corrispondere a particola�ri combinazioni del numero di protoni e neutroni che vennero chiamate «numeri magici». Tra di essi, i numeri 2 (elio), 8, 20, 28 e altri fino al 126. Nuclei di questo tipo si fonnano nelle esplosioni stellari in condizioni di altissima energia e pressione. Una delle isole di stabilità si troverebbe intorno ai numeri 114 per i protoni e 184 per i neutroni. Consideralo che il bi�smuto ha noi suo nucleo 83 protoni e 126 neutroni, l'elemonto 114 risulta di circa il 40 per cento più posante del più pesante elemento terrestre. Pochi laboratori sono stati finora in grado di creare questi nuclei: Dubna in Russia, Berke�ley negli Stati Uniti e Darmsta�dt in Germania. Nel laboratorio Gsi (Gesellschaft fuer Schwerionenforschung) di Darmstadt fu�rono sintetizzati per la prima volta al mondo, nei primi Anni 80, gli elomenti con 107, 108 e 109 protoni, le cui proprietà di decadimento sorpresero i fisici nucleari doll'opoca. Ad ossi furo�no dati i nomi di bohrium, in onoro del fisico Niels Bohr, hassium in onoro della regione in cui si trova Darmstadt e ancora meitnorium in onoro di Liso Meitner. Da allora le tecnologie adope�rato sono divenuto sempre più complesse. A partire dall'accele�ratore lineare che viene impie�gato por sparare gli ioni cromo contro un bersaglio di bismuto. Sia la tecnica di accelerazione sia la tecnica di costruzione del bersaglio (una ruota che gira, cosi da presentare al fascio che la colpisce sempre una superfi�cie altamente reattiva) sia le avanzatissime tecniche di rive�lazione, tutto è stalo elaborato e studiato al Gsi dal gruppo di Hofmann. E la catena di succes�si si ò allungala con la creazio�ne dei nuclei con 110, 111 e 112 protoni. L'attenzione del grup�po è ora rivolta alla comprensio�ne delle proprietà di questi nuclei. Più posanti del più po�sante nucleo terrestre, implica�ti nella formazione dello stello, jossibili basi di nuovi maleriai, essi celano gelosamente i loro segreti. Ma fino a cho punto la natura riesco, seppure in condizioni estreme, a rag�gruppare cos�tanti protoni e neutroni in nuclei slabili? Il limite teorico, dico Hofmann, sembra essere la combinazione di 126 protoni e 184 neutroni. Questo nucleo, ancora non sin�tetizzato sulla Terra, sarebbe del 50 per cento più posante del nucleo di piombo, sarebbe soli�do alle nostre temperature e di consistenza metallica. Il principio su cui si basa la sintetizzazionc è una serie di fusioni nucleari seguV i da fuo�riuscite, in gergo «evaporazio�ni», di singoli neutroni dai nu�clei coinvolti. Quando ciò avvie�ne tra nuclei già molto pesanti si arriva alla formazione di nuclei ancora più massicci. Que�sti vengono poi studiati grazie a polenti rivelatori al silicio che sono spessi quanto un ca�pello umano. Lo scopo dei rive�latori è identificare in maniera univoca le varie fasi di trasfor�mazione che questi nuclei subiscoiio, quello che in gergo si chiama «decadimento». La cate�na di decadimento è specifica di ogni nucleo e, se ben cono�sciuta, lo identifica con certez�za. Nel luglio 1999 l'equipe di Hofmann ha cercato di confer�mare la scoperta del nucleo con 118 protoni fatta dai colleghi di Berkeley ma la sua catena di decadimento nucleo presenta strane caratteristiche che van�no ulteriormente approfondite prima di poterle ricondurre in maniera univoca al nucleo di partenza. L'elemento 118 sarebbe un nuovo gas nobile, dalle proprie�tà estremamente rare e prezio�se, simile a Elio, Neon, Kripton ma molto più pesante. «E' anco�ra molto difficile immaginare future utilizzazioni di queste scoperte dice Hofmann -. Con i metodi attuali si è in grado di sintetizzare solo pochi, pochis�simi nuclei con un simile nume�ro di protoni e neutroni». La ricerca continua. Si cerca di sintetizzare nuclei sempre più pesanti. Fino al numero magico 126. Antonella Del Rosso Cern, Ginevra In un laboratorio tedesco Hofmann cerca di riprodurre e studiare l'elemento 118 prodotto a Berkeley L'acceleratore del laboratorio Gsi, vicino a Darmstadt (Francoforte), dove si fabbricano gli elementi superpesanti