Tableau périodique : bienvenue au nouveau !

Elément 117, ununseptium ou encore Uus, pour le nom et symbole temporaires, sont les différentes façons dont vous pourrez entendre parler du nouvel élément.
Pourtant, sa découverte ne date pas d’aujourd’hui mais de 2010. Il a fallu le travail d’une équipe de chercheurs au sein du laboratoire GSI Helmholtz Center spécialisé dans la recherche des ions lourds à Darmstadt en Allemagne, pour réaliser une nouvelle synthèse de quatre échantillons d’ununseptium. Grâce à cette deuxième synthèse, l’ununseptium va désormais être inscrit dans le tableau périodique des éléments de Mendeleïev, et recevoir un nouveau nom qui lui sera attribué par l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (IUPAC).

Caractéristiques de l’atome

Une de ses principales caractéristiques est son poids puisqu’il est 40% plus lourd que le plomb. Un atome aussi lourd n’est pas présent dans la nature. L’atome le plus lourd à l’état naturel étant l’uranium, élément 92.

Afin d’obtenir des éléments plus lourds, les physiciens doivent désormais provoquer des collisions via des accélérateurs de particules afin d’obtenir une fusion entre deux noyaux. C’est ainsi que les chercheurs ont projeté des ions calcium 48 sur une cible de berkélium 249. Le principal problème reste le fait que que le berkélium, issu de la famille des actinides est rare. Sa synthèse est réalisée à partir d’une cible de curium et d’américium irradiée durant 250 jours par un flux de neutrons. Par la suite, il faut l’équivalent d’environ 90 jours pour séparer et purifier la masse de berkélium produite. Une fois le berkélium mis en place, le temps pour observer une fusion avec le flux de calcium est de 320 jours, temps de demi-vie de berkélium. Cela révèle que «la fabrication de l’élément 117 est à la limite absolue de ce qu’on sait faire aujourd’hui» explique le professeur David Hinde, l’un des auteurs de l’article publié dans «Physics Reviews Letters». C’est pour cette raison que la synthèse et l’identification de quelques éléments 117 est une avancée extraordinaire.

Autre caractéristique remarquable, l’élément 117 aurait des propriétés chimiques s’écartant sensiblement de celles attendues par sa position dans le tableau périodique parmi les halogènes, en raison des effets relativistes de son noyau. Mais face à des quantités si réduites, il est difficile d’apprendre beaucoup sur les propriétés réelles de l’élément 117. Pour augmenter cette quantité, l’amélioration de la synthèse de l’atome de Ca 48, isotope peu commun, pourrait être une solution afin de bombarder le berkélium avec plus d’atomes de Ca 48.

Intérêt de cette découverte

Hormis le fait d’avoir découvert un nouvel élément, cette découverte apporte des réponses sur l’éventuel rapprochement de l’îlot de stabilité, région théorique où des éléments lourds encore inconnus aujourd’hui auraient une très grande stabilité.

Un ensemble de nucléons peut former un noyau, avec l’ensemble de ses propriétés collectives, si et seulement si, quelque soit le type d’instabilité considérée, il existe une barrière de potentiel suffisamment marquée pour empêcher ou ralentir sensiblement cette transformation radioactive. Un noyau est dit stable lorsque la barrière ne peut être franchie que par effet tunnel, donc avec une probabilité faible amenant un temps de vie que l’on considère infini.

L’élément 117, comme tous les atomes plus lourds que le plomb, est donc instable, se désintégrant en moins d’un dixième de seconde en éléments plus légers puis en particules. L’observation des particules alpha a permis de mettre en avant l’origine de cette désintégration, issue du produit de deux chaînes de désintégration  originaire d’un atome de 117 protons et 177 neutrons. Une des chaînes inclut les isotopes 270Db et 266Lr, ajoutant quatre neutrons au plus haut isotope précédent, le Lawrencium. Cette observation confirme que des éléments connus avec un nombre plus important de neutrons et une durée de vie importante existent, renforçant l’hypothèse d’un nombre «magique» encore inconnu de neutrons où un élément aurait une très grande stabilité, c’est-à-dire avec de hautes barrières de fission.
Alors que l’on pourrait se demander où va s’arrêter le tableau périodique on peut en attendant de nouveau noyaux lourds, effectuer petit retour sur le tableau périodique des éléments en musique :

Sources