Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

La isla de los famosos (transuránicos)

Se acaban de descubrir los elementos químicos 113 y 115. Es la culminación de un fascinante viaje por un terreno virgen, poco explorado, el del mundo transuránico. Este viaje comenzó en la primavera de 1940, cuando los químicos descubrieron el nuevo elemento, número 93 de los conocidos, el neptunio. Era el mundo transuránico de los átomos cuyos núcleos superan en número de protones (y de electrones) a los 92 existentes en el núcleo del uranio, lo que les hace exhibir unas propiedades únicas, que les han hecho especialmente útiles en el estudio de las propiedades atómicas, de las de los enlaces e, incluso, en aplicaciones que van desde la tecnología nuclear a los detectores de humos, tal como sucede con el americio.

ELEMENTOS. El hombre siempre se ha preguntado de qué está compuesta la materia. Empédocles de Agrigento, hacia el 430 a. de C., estableció que los 4 elementos básicos eran tierra, aire, agua y fuego. Un siglo después, Aristóteles afirmaba que el cielo suponía la existencia de un quinto elemento, el éter. Más acertados estuvieron los alquimistas medievales quienes, aunque inmersos en la magia y la charlatanería, identificaron acertadamente elementos como el mercurio o el azufre. Sin embargo, hubo que esperar al genio de Robert Boyle, en el siglo XVII, para que este padre de la química, en su obra El químico escéptico, estableciese el criterio científico de lo que era un elemento: una sustancia básica capaz de combinarse con otros elementos para formar compuestos, pero incapaz de de descomponerse en otras sustancias más simples.

En el canal de Internet de ciencia y salud de este periódico, (www.laverdad.es/cienciaysalud) se puede consultar el artículo aparecido en esta sección hace 8 años, bajo el titulo de Los descubridores de elementos, en el que se anunciaba el descubrimiento del elemento 112 y los principales datos de la historia del resto de la veintena de elementos transuránicos descubiertos hasta entonces. De ellos, solo los dos más "ligeros", el neptunio y el plutonio, existen en la naturaleza. El resto ha sido obtenido en el laboratorio mediante difíciles y complejos procedimientos: los científicos acuden a "bombardear" entre sí elementos más pequeños, para que se fundan en un núcleo mayor, que suele tener una vida corta, ya que cuando se empaquetan más protones y neutrones en un núcleo, éste es cada vez menos estable. Por ello, lo normal es que si se forman nuevos átomos, debido a su brevísima existencia, no puedan llegar a ser detectados.

Sin embargo, desde hace aproximadamente medio siglo, los científicos nucleares han estado buscando una elusiva "isla de estabilidad" para los elementos superpesados, en la que pudieran existir elementos de larga vida con nuevas propiedades químicas, con núcleos atómicos de 162 neutrones, que les harían ser más estables que sus átomos vecinos y con una relativa relación protones/neutrones. Tales átomos serían valiosísimos para profundizar en los problemas del origen y de la estabilidad de la materia en el universo, con posibles aplicaciones que van desde la física del plasma y la Ciencia de los materiales hasta la radioterapia médica.

FRACASOS. Raramente acompaña el éxito al empeño de descubrir nuevos elementos. Y, a veces, el fracaso es estruendoso. En enero de 1999, un grupo investigador ruso del Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear de Dubna había anunciado la producción del elemento 114. Muy poco después, posiblemente con demasiadas prisas competitivas poco científicas, investigadores del americano Lawrence Berkeley National Laboratory afirmaban el descubrimiento del elemento 118 (el ununoctium), cuyo núcleo poseería 118 protones (de ahí su número) y 175 neutrones. Su obtención fue publicada en un artículo de la revista Physical Review Letters y parecía confirmar que se estaba entrando en la predicha isla de estabilidad. Los resultados iniciales se consideraron un éxito del recientemente instalado Separador Berkeley Gaseoso y la obtención se basaba en el bombardeo, en un ciclotrón, del isótopo plomo-208 con iones de kripton-86, muy ricos en neutrones, creando así unos núcleos más pesados, aislables mediante el nuevo Separador. La vida media del nuevo elemento era mínima y rápidamente se convertía en otro elemento, tampoco conocido hasta entonces, el 116.

Con procedimientos diferentes, otros científicos rusos consiguieron posteriormente llegar también al elemento 116, pero lo que asombró a la comunidad científica fue que, en los años siguientes a 1999, investigadores del centro descubridor americano y otros de Alemania y Japón fueron incapaces de reproducir los resultados previos, apareciendo sospechas de que uno de los componentes del amplio equipo investigador inicial había sido muy poco escrupuloso en el manejo, interpretación y, posiblemente, había falsificado algunos resultados. Por ello, tres años después del pretendido descubrimiento, en el 2002, la misma revista Physical Review Letters proclamaba públicamente el error cometido. El elemento 118 aún queda por descubrir.

ÉXITOS. En la ocasión actual, la revista científica Physical Review C, ha sido especialmente cuidadosa antes de permitir la publicación, en el número del presente mes, del descubrimiento de los nuevos elementos 115 y 113, ya que los experimentos fueron revisados previamente por varios especialistas independientes. En este proyecto han trabajado conjuntamente investigadores rusos del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear de Dubna e investigadores americanos del Lawrence Livermore National Laboratory, bombardeando una diana de átomos de americo-243 (con 95 protones por átomo) con un haz de átomos de calcio-48 (con 20 protones por átomo). Tras analizar millones de especies los investigadores lograron localizar cuatro átomos que corresponderían al nuevo elemento 115. Tras unos 90 milisegundos los nuevos núcleos atómicos se transformaron en los del también nuevo elemento 113. A su vez, el elemento 113, un segundo después de su formación, se transformó en los previamente conocidos 111(ununio) y 105 (dubnio). Generalmente a los nuevos elementos no se les dan nombres permanentes hasta que otro laboratorio confirma los descubrimientos. La instancia suprema para la designación oficial de nuevos elementos químicos es la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), pero por una convención internacional, el elemento 113 se llamará temporalmente "ununtrio" (abreviado Uut), y el elemento 115 se llamará "ununpentio" (abreviado Uup).

En todo caso, el descubrimiento de estos nuevos elementos parece confirmar la existencia de la preconizada isla de estabilidad y permitirá extender los actuales horizontes químicos, sugiriendo la posibilidad de síntesis de nuevos elementos con aplicaciones tecnológicas potenciales de gran interés.