Em um estudo recente, publicada na revista Nature, uma equipe internacional de pesquisadores utilizou métodos de espectroscopia a laser para investigar os extremos dos números de nêutrons e prótons em núcleos atômicos de elementos químicos, nos limites da tabela periódica.
Ao buscar esses limites, os autores pretendem entender melhor onde termina a tabela periódica, ou seja, quais são os elementos químicos mais extremos que podem existir. Elementos além do urânio, como o férmio (elemento 100) e nobélio (elemento 102) não existem na natureza e precisam ser produzidos artificialmente para serem estudados.
Descubra: Existe um limite para os elementos da Tabela Periódica?Trabalhando com o acelerador de partículas GSI/FAIR, em Darmstadt, na Alemanha, eles conseguiram alguns insights valiosos sobre a estrutura dos núcleos atômicos de férmio, com 100 prótons e entre 145 e 157 nêutrons. A ideia era investigar de que forma a estrutura quântica interna desses núcleos pesados afeta as suas dimensões físicas.
Investigando a estrutura nuclear do férmioConfiguração de espectroscopia de ionização por ressonância com radiação detectada. (Fonte: Universidade de Liverpool)Para fazer as medições, a equipe examinou isótopos (versões) do férmio com tempos de vida entre alguns segundos há cem dias. Eles usaram métodos variados para “criar” isótopos: os de vida curta foram produzidos no GSI/FAIR, com duração de apenas alguns átomos por minuto. Essa sondagem foi desacelerada em gás argônio, que permite captar elétrons formadores de átomos neutros, mais fáceis de pesquisar com a luz laser.
Já os isótopos de férmio de longa duração (ricos em nêutrons) foram produzidos em pequenas quantidades em outros laboratórios e examinados da mesma maneira. Esses isótopos mais estáveis são os mais adequados para serem isolados e “aprisionados” para uma análise mais detalhada.
Na espectroscopia, a luz laser excita um elétron no átomo de férmio e o remove, formando um íon detectável. A energia de excitação varia segundo o número de nêutrons, dando pistas sobre as mudanças no tamanho do núcleo.
Implicações do estudo sobre os limites da tabela periódicaQuando a massa nucelar aumenta, prótons e nêutrons não são tão importantes. (Fonte: Getty Images/Reprodução)Os testes mostraram um aumento constante e uniforme no raio de carga nuclear (área ocupada por prótons) nos isótopos de férmio à medida que o número de nêutrons também aumentava. Isso é uma evidência de que os efeitos de camada nuclear têm pouca influência nessa propriedade em núcleos pesados.
Já em núcleos leves e médios, a estrutura de camada nuclear é fundamental: os prótons e nêutrons ocupam níveis distintos de energia, como em camadas ou “órbitas”. Esses níveis ou camadas têm forte influência nas energias de ligação necessárias para manter o núcleo íntegro. Ou seja, quando um núcleo tem um número “certo” de prótons ou nêutrons para preencher uma camada, ele fica mais firme e estável.
Saiba mais: Qual é a importância do número atômico?Os resultados confirmaram as previsões teóricas de que, à medida que a massa nuclear aumenta, os efeitos de nêutrons e prótons individuais perdem influência. No entanto, esses efeitos são predominantes em núcleos onde há um conjunto completo desses núcleos nas camadas.
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