Tennessine

Πριν από την ανακάλυψη

Το 2004, η ομάδα του Κοινού Ινστιτούτου Πυρηνικών Ερευνών (JINR) στη Ντούμπνα της περιφέρειας Μόσχας της Ρωσίας σχεδίασε ένα πείραμα για τη σύνθεση (δημιουργία) του στοιχείου 117. Ονομάζεται στοιχείο 117 επειδή ο αριθμός των πρωτονίων στο άτομό του είναι 117. Για να γίνει αυτό, έπρεπε να συντηρήσουν τα στοιχεία βερκέλιο (στοιχείο 97) και ασβέστιο (στοιχείο 20). Ωστόσο, η αμερικανική ομάδα στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge, ο μοναδικός παραγωγός βερκελίου στον κόσμο, είχε σταματήσει να παράγει βερκέλιο για κάποιο χρονικό διάστημα. Έτσι, συνέθεσαν αρχικά το στοιχείο 118 χρησιμοποιώντας καλιφόρνιο (στοιχείο 98) και ασβέστιο.

Η ρωσική ομάδα θέλησε να χρησιμοποιήσει βερκέλιο επειδή το ισότοπο του ασβεστίου που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα, το ασβέστιο-48, έχει 20 πρωτόνια και 28 νετρόνια. Πρόκειται για τον ελαφρύτερο σταθερό ή σχεδόν σταθερό πυρήνα (το μεσαίο τμήμα ενός ατόμου) με πολύ περισσότερα νετρόνια από πρωτόνια. Ο ψευδάργυρος-68 είναι ο δεύτερος ελαφρύτερος πυρήνας αυτού του είδους, αλλά είναι βαρύτερος από το ασβέστιο-48. Δεδομένου ότι η τενεσινή έχει 117 πρωτόνια, χρειάζονται ένα άλλο άτομο με 97 πρωτόνια για να συνδυαστεί με το άτομο ασβεστίου, και το βερκέλιο έχει 97 πρωτόνια.

Στο πείραμα, το βερκέλιο μετατρέπεται σε στόχο και το ασβέστιο εκτοξεύεται με τη μορφή ακτίνας στο στόχο του βερκελίου. Η δέσμη ασβεστίου δημιουργείται στη Ρωσία με την αφαίρεση της μικρής ποσότητας ασβεστίου-48 από το φυσικό ασβέστιο με τη χρήση χημικών μέσων. Ο πυρήνας που θα δημιουργηθεί μετά το πείραμα θα είναι βαρύτερος και βρίσκεται πιο κοντά στη νησίδα σταθερότητας. Πρόκειται για την ιδέα ότι ορισμένα πολύ βαριά άτομα μπορούν να είναι αρκετά σταθερά.

Ανακάλυψη της Tennessine

Το 2008, η αμερικανική ομάδα άρχισε και πάλι να δημιουργεί βερκέλιο και ενημέρωσε τη ρωσική ομάδα γι' αυτό. Το πρόγραμμα δημιούργησε 22 χιλιοστόγραμμα βερκέλιου και αυτό είναι αρκετό για το πείραμα. Αμέσως μετά, το βερκέλιο ψύχθηκε σε 90 ημέρες και έγινε πιο καθαρό με χημικά μέσα σε άλλες 90 ημέρες. Ο στόχος του βερκελίου έπρεπε να μεταφερθεί γρήγορα στη Ρωσία επειδή ο χρόνος ημιζωής του ισοτόπου βερκελίου που χρησιμοποιήθηκε, το βερκέλιο-249, είναι μόνο 330 ημέρες. Με άλλα λόγια, μετά από 330 ημέρες, το μισό βερκέλιο δεν θα είναι πλέον βερκέλιο. Στην πραγματικότητα, αν το πείραμα δεν ξεκινούσε έξι μήνες μετά την κατασκευή του στόχου, θα είχε ακυρωθεί επειδή δεν είχαν αρκετό βερκέλιο για το πείραμα. Το καλοκαίρι του 2009, ο στόχος συσκευάστηκε σε πέντε μολύβδινα δοχεία και στάλθηκε με εμπορική πτήση από τη Νέα Υόρκη στη Μόσχα.

Και οι δύο ομάδες έπρεπε να αντιμετωπίσουν το γραφειοκρατικό εμπόδιο μεταξύ Αμερικής και Ρωσίας πριν στείλουν τον στόχο από βερκέλιο για να μπορέσει να φτάσει εγκαίρως στη Ρωσία. Ωστόσο, υπήρχαν ακόμα προβλήματα: Το ρωσικό τελωνείο δεν άφησε τον στόχο από βερκέλιο να μπει στη χώρα δύο φορές λόγω έλλειψης ή ελλιπούς γραφειοκρατίας. Παρόλο που ο στόχος διέσχισε τον Ατλαντικό Ωκεανό πέντε φορές, όλο το ταξίδι διήρκεσε μόνο λίγες ημέρες. Όταν ο στόχος έφτασε τελικά στη Μόσχα, στάλθηκε στο Dimitrovgrad, Ulyanovsk Oblask. Εδώ, ο στόχος τοποθετήθηκε πάνω σε ένα λεπτό φιλμ (στρώμα) τιτανίου. Η μεμβράνη αυτή στάλθηκε στη συνέχεια στη Ντούμπνα, όπου τοποθετήθηκε μέσα στον επιταχυντή σωματιδίων JINR. Αυτός ο επιταχυντής σωματιδίων είναι ο ισχυρότερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο για τη δημιουργία υπερβαρέων στοιχείων.

Το πείραμα ξεκίνησε τον Ιούνιο του 2009. Τον Ιανουάριο του 2010, οι επιστήμονες του Εργαστηρίου Πυρηνικών Αντιδράσεων Flerov ανακοίνωσαν στο πλαίσιο του εργαστηρίου ότι βρήκαν τη διάσπαση ενός νέου στοιχείου με ατομικό αριθμό 117 μέσω δύο αλυσίδων διάσπασης. Το περιττό ισότοπο κάνει 6 διασπάσεις άλφα πριν κάνει μια αυθόρμητη (ξαφνική) σχάση. Το μονόζυγο ισότοπο κάνει 3 διασπάσεις άλφα πριν από τη σχάση. Στις 9 Απριλίου 2010, δημοσιεύθηκε επίσημη έκθεση στο περιοδικό Physical Review Letters. Έδειξε ότι τα ισότοπα που αναφέρονταν στις αλυσίδες διασπάσεων ήταν τα²⁹⁴ Ts και²⁹³ Ts. Τα ισότοπα κατασκευάστηκαν ως εξής:

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹⁴ Ts + 3 n (1 γεγονός)

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹³ Ts + 4 n (5 γεγονότα)