Par Stephen Battersby
Un élément super lourd – plus lourd que tout ce qui a été trouvé auparavant dans la nature ou fabriqué en laboratoire – pourrait-il exister naturellement dans les roches de la Terre ? Une équipe de physiciens affirme avoir détecté quelques atomes exceptionnellement massifs – qui, selon eux, pourraient être l’élément 122 – dans une solution préparée à partir de minéraux naturels. Mais d’autres scientifiques sont très sceptiques quant à cette affirmation.
L’élément le plus lourd connu dans la nature est l’uranium, qui ne contient que 92 protons, ce qui le place 30 places en dessous du nouvel élément putatif dans le tableau périodique. En laboratoire, les physiciens ont réussi à créer des éléments jusqu’à 118, mais ils sont tous très instables.
Amnon Marinov, de l’Université hébraïque de Jérusalem, a dirigé une équipe qui a analysé une solution purifiée de thorium (élément 90) en la faisant passer dans un spectromètre de masse, qui peut mesurer la masse des atomes individuels. Le thorium devrait avoir une masse atomique proche de 232 (neutrons compris), mais l’équipe a vu une poignée de comptes avec une masse beaucoup plus importante – un peu plus de 292.
C’est plus lourd que tout atome connu. Les molécules peuvent facilement être aussi lourdes, et Marinov a envisagé la possibilité que des molécules d’hydrocarbures provenant de l’huile utilisée dans l’appareil expérimental aient pu causer le signal. Mais il affirme que les tests n’ont trouvé aucune contamination.
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« Chaque molécule que l’on peut trouver a une masse légèrement inférieure », a déclaré Marinov au New Scientist.
Au contraire, il dit que cette masse pourrait correspondre à l’élément 122, dans une variété, ou isotope, contenant 170 neutrons ; ou peut-être à l’élément 124, dans un isotope avec 168 neutrons.
Hautement instable
Les calculs montrent que ces deux isotopes devraient être très instables, subissant une forme de désintégration radioactive en quelques nanosecondes. Marinov suggère donc que le noyau pourrait être dans un type particulier d’état excité – fortement déformé et en rotation, qui, selon lui, pourrait durer beaucoup plus longtemps.
Si même cette faible trace de la substance reste après 4.5 milliards d’années dans les roches de la Terre, il faudrait qu’elle ait une demi-vie supérieure à 100 millions d’années.
Cette partie de l’argument n’est « pas nécessairement ridicule », déclare le physicien nucléaire Rolf-Dietmar Herzberg de l’Université de Liverpool, au Royaume-Uni, qui n’a pas participé à l’étude. Nous connaissons un état excité, dans l’isotope tantale-180, qui a une très longue durée de vie – un million de milliards d’années.
« Trous béants’
Mais autrement, Herzberg n’est pas impressionné. « Il y a des trous béants dans le document, a-t-il déclaré à New Scientist. S’il y a une trace de cette substance dans une solution purifiée de thorium, il devrait y en avoir encore plus dans les minéraux naturels. « Alors il est ridicule de supposer que personne ne l’a repéré auparavant. »
Il soupçonne également qu’un noyau déformé et en rotation de cette taille aurait tendance à subir une fission, se séparant simplement en deux morceaux.
Kenneth Gregorich du Lawrence Berkeley Laboratory en Califonie, aux États-Unis, est également très dubitatif. « Il y a quelques comptes dans un certain spectromètre de masse », dit-il. « Pour revendiquer un nouvel élément, il faut des preuves bien meilleures que cela. L’interprétation générale va être qu’il doit y avoir un problème avec leur technique. »
Si un isotope superlourd très stable existe, il est probable qu’il contienne plus de neutrons que celui revendiqué par le groupe de Marinov, qui en compte 170. On pense qu’un « îlot de stabilité » existe autour des isotopes à 184 neutrons, mais aucun n’a encore été synthétisé.
Il y a aussi un îlot de stabilité.