Fizikai pagaliau pričiupo astatą – rečiausią natūralų cheminį elementą Žemėje

Astatas (arba astatis) yra cheminis periodinės lentelės elementas, susidarantis natūraliai, tačiau Žemėje jo aptinkama mažiau už bet kurį kitą natūraliai susidarantį cheminį elementą. Mokslininkų vertinimu, Žemėje iš viso yra ne daugiau nei 28,35 gramo (uncija) astato. Ilgą laiką šios cheminės retenybės fundamentalūs ypatumai mokslininkams nebuvo žinomi, tačiau CERN laboratorijos tyrėjams Šveicarijoje pagaliau pavyko praskleisti šios paslapties šydą.
Laboratorijoje
Laboratorijoje / 123rf nuotr.

Tyrėjai galų gale išmatavo astato jonizacijos potencialą – energijos kiekį, kurio reikia iš astato atomo atplėšti vieną elektroną.

Šis pasiekimas papildė D.Mendelejevo sudarytą periodinę cheminių elementų lentelę, nes astatas iki šiol buvo paskutinis natūraliai gamtoje susidarantis elementas, kurio ši savybė (jonizacijos potencialas) nebuvo žinoma. 85 protonus ir 85 elektronus turintis astato atomas yra radioaktyvus. Radioaktyvaus skilimo pusperiodis – vos 8,1 valandos (po tiek laiko medžiagos lieka dvigubai mažiau). 1953 m. fantastikos rašytojas Isaacas Asimovas apskaičiavo, kad Žemėje astato iš viso yra tik 0,07 gramo.

Siekdami įvertinti astato jonizacijos potencialą, fizikai CERN laboratorijos Radioaktyvių jonų spinduliuotės įrenginyje ISOLDE (Isotope Separator On Line-Detector) didelės energijos protonų spindulių pliūpsniais į uraną (kuris turi 92 protonus ir elektronus) susintetino dirbtinių astato izotopų (atomų su skirtingu neutronų skaičiumi). Vykstant protonų dalelių ir urano atomo susidūrimams susidarė daug naujų dalelių, iš kurių keletas buvo astato atomai.

Kitas eksperimentą atlikusių fizikų žingsnis – įvairaus bangos ilgio lazerio spinduliais atakuoti astato atomus, mėginant juos jonizuoti. Izoliuodami astato jonus ir išmatavę, kokio ilgio bangos lazerio spinduliai juos sukūrė, mokslininkai nustatė astato jonizacijos potencialą – 9,31751 elektronvoltų. Palyginimui, vandenilio jonizacijos potencialas yra 13,6 elektronvoltų.

Šis astato įvertis pasitarnaus tyrinėjant egzotinių supersunkių cheminių elementų, kurie natūraliai gamtoje nesusidaro, ypatybes. Pavyzdžiui, tyrėjai nori palyginti astato savybes su naujai atrasto 117-ojo elemento (jis buvo susintetintas 2010 m. Rusijos Branduolinių tyrimų institute) savybėmis. Šis elementas yra antras sunkiausias mokslo istorijoje sukurtas cheminis elementas, kuris, beje, periodinėje lentelėje yra astato kaimynas (astatas įsikūręs vienu „aukštu“ aukščiu), o tai reiškia, kad 117-asis elementas turėtų pasižymėti panašiomis į astato savybėmis.

„Lazerinė spektroskopija dabar yra jautriausias metodas tyrinėti trumpaamžių egzotinių izotopų atomines savybes, – pasakoja ISOLDE projekto tyrimų vadovas Valentinas Fedosejevas. – Šis metodas puikiausiai tinka tyrinėti platų dirbtinai susintetinamų elementų (taip pat ir supersunkių) spektrą.“

Atradimas atvers galimybes mokslininkams vystyti medicinines dirbtinio astato perspektyvas – šis elementas gali būti naudingas taikant radijo terapijos (jis dar vadinamas ir alfa terapija) gydymą.

„Nė vienas iš daugybės medicinoje naudojamų trumpaamžių izotopų gamtoje neegzistuoja savaime. Jie sintetinami dirbtiniu būdu, – aiškina V.Fedosejevo kolega Bruce‘as Marshas. – Galimi medicininiai astato izotopai šiuo aspektu niekuo nesiskiria. Vienintelis skirtumas – jo retumas gamtoje nepaprastai apsunkina eksperimentinį šio elemento tyrinėjimą. Todėl vienos iš fundamentaliųjų astato savybių įvertinimas yra reikšmingas pasiekimas.“

Pranešti klaidą

Sėkmingai išsiųsta

Dėkojame už praneštą klaidą
Reklama
Išmanesnis apšvietimas namuose su JUNG DALI-2
Reklama
„Assorti“ asortimento vadovė G.Azguridienė: ieškantiems, kuo nustebinti Kalėdoms, turime ir dovanų, ir idėjų
Reklama
Išskirtinės „Lidl“ ir „Maisto banko“ kalėdinės akcijos metu buvo paaukota produktų už daugiau nei 75 tūkst. eurų
Akiratyje – žiniasklaida: tradicinės žiniasklaidos ateitis