Des chercheurs prêts à franchir un cap historique en créant l’élément le plus lourd du monde !

Les scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory s’apprêtent à repousser les limites du tableau périodique, un référentiel universel des éléments chimiques par ordre croissant de leur numéro atomique. Leur objectif ? Créer l’unbinilium, un élément si lourd qu’il défie complètement l’imagination avec ses 120 protons, là où l’or n’en possède que 79 et le plomb 82. Une quête qui nous plonge au cœur de la matière et de la physique. Leur étude a été publiée le 21 octobre dans la revue Physical Letters.

Le poids des atomes, une affaire de noyau

Plus un élément est lourd, plus son noyau atomique concentre de protons et de neutrons, ces particules qui constituent la masse de l’atome, c’est l’une des caractéristiques fondamentales des éléments chimiques. Cette accumulation de particules crée une instabilité croissante : imaginez une pyramide de plus en plus haute qui menace de s’effondrer. C’est pourquoi les éléments naturels les plus lourds, comme l’uranium (utilisé dans la fission nucléaire) avec ses 92 protons, sont déjà radioactifs. Au-delà, chaque nouvel élément représente un défi colossal pour maintenir ne serait-ce qu’une fraction de seconde cette architecture atomique complexe.

La radioactivité est le phénomène par lequel des noyaux atomiques instables se désintègrent spontanément en émettant des rayonnements. C’est pourquoi il est très difficile de créer des éléments lourds stables, car plus un noyau d’atome est gros, plus il contient de protons et de neutrons qui doivent rester collés ensemble.

Cette cohésion se fragilise dans les très gros noyaux, puisque les forces qui les maintiennent conjointement sont dépassées par les forces de répulsion entre les protons, qui sont tous positifs, et donc se repoussent continuellement entre eux. Cela rend ces noyaux lourds fotement instables, et ils finissent souvent par se désintégrer en libérant de l’énergie, c’est-à-dire par être radioactifs.

Une méthode révolutionnaire au service d’une ambition démesurée

Les chercheurs de Berkeley ont, en conséquence, imaginé une approche inédite pour créer cet élément superlourd : transformer du titane-50 en vapeur à 1 650° C. La vapeur de titane-50 ainsi obtenue est ensuite utilisée pour bombarder d’autres éléments atomiques. De cette manière, ils tentent de provoquer des collisions suffisamment énergétiques pour fusionner les noyaux des atomes et former un nouvel élément encore plus lourd. Cette technique a déjà permis de créer le livermorium (116 protons), une première étape décisive.

En projetant ce faisceau de titane sur du californium-249, ils espèrent maintenant atteindre le nombre mythique de 120 protons, le but ultime des physiciens nucléaires. Une entreprise titanesque : là où il a fallu 22 jours pour obtenir deux atomes de livermorium, la création de l’unbinilium pourrait demander dix fois plus de temps.

La course vers « l’île de stabilité »

Cette quête dépasse la simple prouesse technique ou le fantasme scientifique. Les physiciens poursuivent un Graal théorique : « l’île de stabilité ». Dans cette zone prédite du tableau périodique, certains éléments superlourds (comprenant approximativement 120 protons) pourraient présenter une stabilité inattendue grâce à des configurations particulières de leurs protons et neutrons, rendant de ce fait l’élément moins sujet à la désintégration radioactive.

Toutefois, créer un élément avec 120 protons est un challenge immense. Ce processus nécessitera de fusionner des noyaux atomiques très lourds à l’aide d’accélérateurs de particules, dans des conditions extrêmes de température et de pression. Les Russes ont tenté l’aventure dès 2006, suivis par les Allemands entre 2007 et 2012. Aujourd’hui, Américains et Chinois se joignent à cette compétition scientifique qui pourrait complètement bouleverser notre compréhension des lois fondamentales de la matière.

La découverte d’un élément aussi lourd que l’élément 120 pourrait confirmer ou infirmer nos modèles théoriques expliquant la structure de la matière, révéler de nouveaux phénomènes physiques inconnus ou nous aider à mieux comprendre les mécanismes de formation des éléments dans l’univers et à retracer l’histoire de notre cosmos. L’élément 120 ressemble finalement au boss final d’Elden Ring, il est l’ennemi ultime situé au bout de la table périodique, terriblement instable et complexe à maîtriser.

• Les scientifiques de Berkeley tentent de créer l’unbinilium, un élément avec 120 protons, via une technique de bombardement avec du titane-50.
• Cette recherche vise à atteindre « l’île de stabilité », où des éléments superlourds pourraient être plus stables que prévu.
• La création de l’élément 120 pourrait bouleverser notre compréhension de la matière et tester les limites de nos modèles théoriques actuels.

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