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LES ATOMES LOURDS

Tous les éléments plus lourds (au sens du numéro atomique) que le Fer sont formés dans les supernovae. Celles-ci sont de gigantesques explosions libérant une énergie colossale. À côté, le soleil est un nain dont l'énergie ne forme que les éléments les plus légers.

L'élément naturel le plus lourd est l'uranium.

Les éléments lourds ou super-lourds sont ceux dont le numéro atomique dépasse 104. Leur temps de vie est généralement extrêmement court. Le record de longévité pour ces lourds est de 30 secondes pour l'isotope du 114.

En 2016, quatre nouveaux éléments (113, 115, 117 et 118) ont été officiellement reconnus et introduit définitivement dans la table périodique des éléments.

En 2016, le 119, ununennium, n'a pas encore été observé.

Découverte des Lourds
Masse atomique: 286	Ex Uut, Ununtrium (1-1-3) ou ununpen 2004 – découverte non confirmée par russes et américains. 2012 – confirmation sans ambiguïté par une équipe japonaise. Premier lourd découvert en Asie de l'Est: le noyau contient 113 protons et 165 neutrons. La découverte reste à être homologuée. 2015 – Découverte validée après des travaux d'une ampleur inédite. C'est le Japon qui en reçoit la paternité (une première). 2016 – Nom officiel nihonium en l'honneur du japonais (nihon en japonais) Kosuke Morita (photo). Voir Nombre 113

Masse atomique: 289

Ex Uuq ou Ununquadium 1998 – Le numéro 114 vient d'être synthétisé. Laboratoire Flérov de Doubna. Plutonium bombardé par un isotope du calcium. Durée de vie: 30 secondes, ce qui est exceptionnel pour un élément artificiel. 2014 – Le numéro 114 est confirmé Voir Nombre 114

Masse atomique: 289

Ex Uup ou Ununpentium 2003 – Création de deux nouveaux atomes. Par une équipe russo-américaine. Cyclotron de l'institut de recherche nucléaire de Dubna, Russie. 115 protons et 176 neutrons. Élément très instable, comme la plupart des super lourds. Après 90 ms, le 115 se transforme en élément 113. Le 113 a lui-même une durée de vie courte de 1,2 seconde. Le 115 est obtenu en bombardant des atomes d'Américium 243 avec du calcium 48. ^4820 Ca + ^24395 Am ^291115 Uup 2004 – Le nihonium et le moscovium ont été obtenus par une équipe de scientifiques russes de l'Institut unifié de recherches nucléaires, JINR et américains du Laboratoire national de Lawrence Livermore, LLNL. 2015 – Validation de la découverte Voir Nombre 115

Masse atomique: 293

Ex Uuh ou Ununhexium 2000 – Première synthèse au Joint Institute for Nuclear Research (JINR) à Dubna, en Russie. Mêmes équipes que celles qui ont trouvé les 113 et 115. 2003 – Le plus lourd trouvé reste le 116, malgré l'annonce du 118. 2001 – Nouvelle synthèse de quelques atomes. 2011 – Validation de la découverte. Nom en l'honneur du Laboratoire national de Lawrence Livermore (Californie). Voir Nombre 116

Masse atomique: 294

Ex Uus ou Ununseptium 2010 – Synthèse de six noyaux de l’élément 117 à l’accélérateur d’ions lourds de Doubna, en Russie. Même endroit que pour la création des éléments 116 et 118. Les six noyaux produits se sont désintégrés après une fraction de seconde en noyaux plus légers en émettant des particules (noyaux d’hélium), ce qui a permis de mesurer les périodes de ces éléments lourds. 2014 – Confirmation de la découverte. Pour la première fois, quatre échantillons de ce nouvel atome ont été synthétisés, ce qui devrait suffire à le faire reconnaître. Un "tour de force", selon Physics Review Letters. Durée de vie: moins d'une seconde The experiment is a tour de force in superheavy element research and required a detailed reconstruction of a seven-step alpha-decay chain followed by the spontaneous fission of the newly discovered 266Lr. American Physical Society 2015 – Validation de la découverte. Nom en l'honneur de l'état du Tennessee où se trouve le laboratoire national d'Oak Ridge. Voir Nombre 117

Masse atomique: 294

Ex Uuo ou Ununoctium Le physicien russe Yuri Oganessian (né en 1933) est un pionner dans la recherche des superlourds. 1999 – Annonce de la synthèse du 118 par le JINR de Dubna, invalidée l'année suivante suite à la découverte de falsification de résultats par Viktor Ninov. 2005 – La véritable découverte de l'ununoctium a été annoncée en 2006 par une équipe américano-russe du Laboratoire national de Lawrence Livermore (LLNL, États-Unis) et du JINR (Russie). 2015 – Validation de la découverte. Voir Nombre 118

Course aux super-lourds – 2011

Le principe de création d'un noyau lourd est simple, sa mise en œuvre est complexe et le taux de réussite extrêmement faible: prendre un atome qui en bombarde un autre de sorte que les deux noyaux fusionnent. Pour améliorer la probabilité de réussite, la cible est choisie lourde et le projectile léger. Des milliards de tirs seront nécessaires pour espérer un tir au but! En 2011, deux équipes internationales de scientifiques s'activent pour trouver l'élément 119 et même le 120. Équipe1: Europe, Norvège, Japon et États-Unis travaillant au German GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschun; et Équipe 2: Américains et Russes travaillant au Joint Institute for Nuclear Research à Dubna en Russie. Les deux équipes reçoivent la même quantité de matière initiale (10 mg de berkélium). Cette matière sera bombardée par un faisceau de titane. Un atome de titane (22, doit fusionner avec un atome de berkélium (97) pour créer l'élément 119 (22+97). Deux problèmes majeurs se posent: parmi les milliards d'atomes de titane focalisés sur le noyau de berkélium, pratiquement tous passent à côté. Pour réussir, il en faut un qui fusionne sans casse. Et alors, deuxième problème, il faut détecter cet événement parmi les milliers d'autres. En fait, c'est l'observation de la famille des éléments créés par la désintégration du noyau 119 ou 120 qui permet de détecter la présence de ces éléments. Un casse-tête supplémentaire. La réussite viendra si au moins un atome est synthétisé. Cependant, il faudra sans doute beaucoup de temps à une autre équipe pour répéter l'expérience afin que la découverte soit confirmée. En outre, le temps de vie de l'élément sera si court qu'il est plus que probable qu'il ne sera pas caractérisé chimiquement. On comprendra le défi en sachant que plus un élément est lourd et plus sa longévité (mi-vie) est courte. Lors de la découverte du 106, les équipes créaient un atome par jour qui durait moins de 20 secondes (la moitié de la matière se transforme en éléments plus légers en 20 secondes). Pour la 118, c'était un atome par mois et la longévité était de 1,8 ms. Malgré toutes ces difficultés, les savants pensent pourtant que les éléments 119 et 120 ne sont pas la fin du tableau périodique de Mendeleïev.

D'après un article de Science Daily du 17 novembre 2011 - Racing to Be the First to Create the World's Heaviest Element

ÎLOT DE STABILITÉ

La règle de probabilité d'obtention

semble être mise en défaut pour les super-lourds supérieurs à 114. La probabilité d'obtention est très nettement plus grande. La durée de vie aussi. Voir 118

Certaines théories prédisent l'existence d'un îlot de stabilité parmi les nucléides super-lourds, pour certains nombres magiques de neutrons et de protons. 

Les modèles de physique nucléaire prédisent une zone de stabilité autour de 114 protons et 184 neutrons.

Îlot de stabilité

L’îlot de stabilité est un ensemble hypothétique de nucléides transuraniens qui présenteraient une période radioactive très supérieure à celle des isotopes voisins.

Noyau magique

Les électrons sont répartis en couches autour du noyau. Les neutrons et les protons sont aussi organisés en couches dans le noyau. Si les couches de protons ou celles de neutrons sont remplies, le noyau est très stable. On dit qu'il est magique. Si les deux sont remplies, il est doublement magique.

Les nombres magiques

Les sept nombres magiques vérifiés expérimentalement sont:

2, 8, 20, 28, 50, 82, 126.

Une approche théorique montre que 184 pourrait être le 8^e nombre magique, au moins pour les neutrons.

DOUBLEMENT MAGIQUE

	Isotope 208 du Plomb	Suivant
Protons	82	114
Neutrons	126	184

Le plomb 208 (82 protons, 126 neutrons) est le plus lourd de tous les nucléides stables existants.

Lorsqu'on utilise des noyaux magiques pour créer un nouvel élément magique, la probabilité d'obtention est encore augmentée.

Cas du 118

Bombardement du plomb	avec des ions krypton 86
noyau lourd	plus légers
doublement magique	couche magique de neutrons (50)

Voir Cas du Nickel 48 – Observation de 2017

LES RECORDS
Type	Nom	N° Atomique	Neutrons	Commentaire
Le plus gros	OGANESSOM	118	176	Trois atomes synthétisés en 2005. Validation en 2015.
L'ex plus gros	LIVERMORIUM	116		Jusqu'en 2015
Le plus gros naturel (instable)	URANIUM	92	146
Le plus lourd stable	PLOMB	82	126	Le plomb 208 est le plus lourd des noyaux stables existants. Il est composé du nombre magique de 82 protons et du nombre magique de 126 neutrons.
Le plus lourd naturel	OSMIUM	76
Le plus léger	HYDROGÈNE	1
Le plus rare sur la Terre	ASTATE	85		Dans toute la croûte terrestre, il n'y en a que 0,16 g.
Le plus commun de la planète Terre	FER	26		Plus d'un tiers de la masse de notre planète est constitué de fer.
Le plus rare dans l'atmosphère terrestre	RADON	86		Le poids total de tous les atomes de radon présents dans l'atmosphère est de 2,4 kg.
Le plus commun dans l'atmosphère terrestre	AZOTE	7		Il représente les trois quarts de l'enveloppe de gaz qui entoure la Terre.
Le plus abondant dans l'Univers	HYDROGÈNE	1		Dans le cosmos, 80 atomes sur 100 sont des atomes d'hydrogène.
Le plus abondant dans la croûte terrestre	OXYGÈNE	1		À raison de 46,6%, Suivi par le Silicium (27,7%). Puis l'Aluminium (8,1%).

 Voir Atomes et quarks

ENGLISH CORNER

Super-heavy elements are those with an atomic number above 104. This number indicates the number of protons in the atomic nucleus. The detectors must be capable of measuring the ultra-short half-lives. The island of stability describes a set of as-yet undiscovered isotopes of transuranium elements which are theorized to be much more stable than others. Specifically, they are expected to have radioactive decay half-lives of at least minutes or days as compared to seconds, with some expecting half-lives of millions of years (Wikipedia).

Archives sur la course aux atomes lourds

DUBNA ET SES DERNIERS SUCCÈS – 2006

Dernières découvertes

2 juin 2006: découverte d'un nouvel isotope de l'élément 114 à l'Institut commun de recherche nucléaire (JINR).

Le JINR (Joint Institute for Nuclear Research), localisé à Dubna, ville située à une centaine de kilomètres au nord de Moscou, a été créé par décision de Khrouchtchev en 1956 pour concurrencer le CERN de Genève.

Rappel

L'uranium (92) est l'élément le plus lourd à l'état naturel.

92 veut dire qu'il comporte 92 protons.

Limite tenue comme infranchissable jusqu'à la fabrication réalisée artificiellement durant la seconde guerre mondiale du neptunium (93) et du plutonium (94). D'autres découvertes suivront de par le monde, avec un constat:

Plus le nombre de protons augmente,
plus la durée de vie de l'élément raccourcit.

Exemple de périodes (ou demi-vie)

Uranium (92) 4,47 milliards d'années	Plutonium (94) 24 400 ans	Dubnium (105) Quelques dizaines de secondes	Seaborgium (106) 1 / 1000 seconde 1 ms
		Ununoctium (118) 0,89 ms

Mais, extraordinaire!
En poussant plus loin encore, il existe des atomes super lourds dont la durée de vie serait très grande (des milliers ou même des millions d'années). Ils forment des "îlots de stabilité"

ÉLÉMENT 107 – BOHRIUM
106 Jusqu’à l’an 2000, le dernier élément du tableau, positionné à sa place était le seaborgium (106). 107 Numéro atomique du Bohrium: 107. Crée en 1981. N’existe pas à l’état naturel Durée de vie très courte. S’inscrit dans la 7^e colonne du tableau de classement périodique (confirmé en 2000).

ÉLÉMENT 111: ROENTGENIUM Ex Uuu Unununium
Décembre 1994 Le numéro 111 vient de vivre quelques fractions de seconde. C'est le numéro le plus élevé. Le plus lourd élément naturel est l'Uranium 92 On recherche le numéro 114 qui devrait avoir des propriétés intéressantes.

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