118. elemenat
Dr Krunoslav Subotić, istraživač Periodičnog sistema

Kada je, pre 70 godina, shvaćeno da postojeća tablica prirodnih elemenata predstavlja samo ostatak iz perioda dugog oko 4,5 milijardi godina - koliko približno postoji planeta Zemlja - naučnici su krenuli u potragu za elementima koji su u prošlosti verovatno postojali a u međuvremenu se raspali. Rusko-američki tim naučnika u laboratoriji u Dubni već godinama spaja vrhunac ljudskog znanja i tehnološkog umeća. Jedini "uljez" u ovom timu je ujedno i njihov glavni istraživač - naš naučnik dr Krunoslav Subotić, koji je za "Planetu" potvrdio da su uspeli da stvore 118. element Periodičnog sistema.

Dr Krunoslav Subotić: nauka u potrazi za elementima koji su u prošlosti verovatno postojali

Na početku potrage za novim elementima, prvi značajniji uspeh bilo je stvaranje plutonijuma, koji je imao veliku vrednost za nuklearne, pre svega vojne svrhe.

U seriji novih pokušaja stiglo se do devedesetdevetog elementa. To je relativno lako urađeno u nuklearnim reaktorima, dodavanjem neutrona i posmatranjem raspada. Međutim, kada se govori o stvaranja novih elemenata, naglašava dr Subotić, mora se krenuti od činjenice da nijedan element Periodičnog sistema, posle 92. (uranijuma), ne postoji u prirodi - pošto su nepostojani.

- Novootkriveno elementi bili su sve nestabilniji ali se pojavio takozvani "Šelov" model koji je govorio da nuklearna materija ima izuzetnu stabilnost pri određenoj kombinaciji broja neutrona i protona. Odnosno, da će element atomskog broja 114 biti veoma stabilan. Ta pretpostavka dala je pojam "ostrvo stabilnosti" koji je značio da će se vreme poluraspada tog elementa veoma produžiti - naglašava dr Subotić.

Igla u plastu sena

Uprošćeno govoreći, novi element u početku se pravio tako što su se dva postojeća elementa spajala fuzijom. Zbir njihovih protona i neutrona davao je osobine novog elementa, što je bilo moguće do granice određene Kulonovim (odbojnim) silama.

Mendeljejevljevo nasleđe

Genijalni ruski hemičar Dimitrij Ivanovič Mendeljejev, polovinom 19. stoleća, formulisao je Periodični sistem prirodnih elemenata u kojem su vodoravno upisani maseni brojevi, a uspravno hemijska sličnost. Tabela koju je naučnik, prema sopstvenom priznanju, posle mnogo godina istraživanja video u snu, imala je mnoga prazna mesta ali je Mendeljejev nepogrešivo predvideo kojim će elementima biti popunjena.

Do otkrića radioaktivnosti, u tablicu su uvršćena 92 elementa koji su se u stabilnom obliku mogli naći u prirodi. Nastavljači dela slavnog hemičara utvrdili su da su atomi poslednji deljivi sastojci elementa sa istim hemijskim osobinama. Njih određuje atomski broj koga čini zbir protona, dok je maseni broj zbir protona i neutrona u jezgrima.

U osnovnom obliku, koji đaci uče u školi, tabela kao 1. element ima vodonik sa masenim i atomskim brojem jedan, dok poslednji 92. član tabele jeste uranijum sa atomskim brojem 92 i izotopnim jezgrom masenog broja 238. Ostali elementi, koji se nastavljaju od 93. člana do najnovijeg 118. označeni su drugom bojom ili na neki drugi sličan način kako bi đaci stekli pravilnu predstavu o tablici elemenata

Da bi se prevazišlo to ograničenje, stvoren je novi postupak takozvanog bombardovanja. Tu se jedan element koji predstavlja metu (uvek aktinid – novostvoreni element) gađa drugim elementom koji predstavlja projektil (u Dubni se uvek koristi izotop kalcijuma koji se inače ne može naći u prirodi). Kada se spoje dva jezgra, taj pobuđeni sistem mora da otpusti neutrone da bi se stabilizovao. Ono što naučnik tada radi jeste merenje serije emitovanih alfa-čestica koje moraju da imaju tačno predviđene energije, karakteristične za jezgro određenog novog elementa. Sve se to obavlja u akceleratoru (ciklotronu koji stvara strahovito snažne strujne impulse) koji ubrzava projektil u tačno određenim vrednostima. Beležeći energije i vremena raspada i poluraspada, dolazilo se do otkrivanja karakteristične serije jezgra novog elementa.

- Za eventualno otkrivanje novog elementa eksperiment traje približno mesec dana. To je kao da tražite iglu u plastu sena. Za bombardovanje je potrebno da skupite dozu od "deset na devetnesti" čestica da biste ostvarili ceo postupak. Tada se stvara i ogromna količina "đubreta" podataka koje morate da isčistite da biste na kraju našli iglu, koju sam pominjao, kada i možete da kažete: to je to!

Do elementa sa rednim brojem 114. stiglo se 1999. godine tako što je u ciklotronu laboratorije Dubna, nadomak Moskve, "meta" od plutonijuma (244 Pu) bombardovana snažnim snopom kalcijuma (48 Ca).

Novi element bio je milion puta stabilniji od prethodnog i, posle skoro 50 godina, "Šelov" model je potvrđen", ukazuje glavni istraživač rusko-američkog tima koji predvodi ruski akademik Jurij Oganesjan.

Ogromni troškovi

Zaveštanje vizionara

U svetu nuklearne fizike stožer otkrivanja novih elemenata predstavlja rad američkog naučnika Glena Siborga. Predsednik Američke atomske komisije, Siborg je svojevremeno opisao kako izgledaju veštački elementi sve do broja 168.

Danas u svetu postoje tri značajne laboratorije u kojima naučnici, uz pomoć nuklearnih akceleratora, pokušavaju da otkriju nove hemijske elemente: ruska Dubna, centar nuklearne fizike za istočnu Evropu, nemački Darmštat, prestonica nuklearne fizike za zapadnu Evropu i moćni američki Berkli.

Siborgovo zaveštanje nuklearnim fizičarima ovih laboratorija jeste da otkriju za sada nepoznate elemenata sa super-teškim jezgrima koje je opisao do broja 168 - i na taj način posredno dođu do ključnih odgovora na pitanja koja su danas tajna za čovečanstvo. Prostor, vreme, redosled kosmičkih događanja od Velikog praska do danas...?

 

Iako je 114. element, u trenutku stvaranja, bio stabilan samo 31 sekundu, istraživanja nagoveštavaju da bi jedan od njegovih izotopa mogao da ima osobine sasvim stabilnog elementa. O kakvim eksperimentima je reč, dovoljno govori činjenica da su se večito sukobljene sile Rusija i SAD udružile na ovom projektu. Ne treba zaboraviti ni finansijsku stranu pošto je za jedan eksperiment potrebna električna energija u vrednosti od bar 2 miliona evra.

Novostvoreni elementi do broja 103. stvarani su u kilogramima, pa u gramima, a danas se broje u atomima. Cena stvaranja jednog grama novootkrivenog elementa broj 118. iznosila bi zbir od neverovatnih sto milijardi društvenih proizvoda planete kao što je Zemlja(!), ukazuje vodeći istraživač rusko-američkog tima. Zbog toga se kao neminovno nametnulo pitanje: kako opravdati takve eksperimente?

- Osnovni zadatak ovakvih i sličnih eksperimenata jeste da opišu fizičku sliku sveta koji postoji a za koji ne znamo. Kada pogledate plutonijum, vidite da je u trenutku otkrivanja bio samo plod naučnog opita, a kasnije je našao svoju primenu. Danas nema nauke bez tehnologije i obratno. Zbog toga se i obavljaju eksperimenti koji na kratke staze naizgled nemaju opravdanje ali će napretkom tehnologije ostvariti ogroman praktični pomak u životu naše planete. Civilizacija postoji zvanično 12.000 godina, od kada se čovek uspravio na noge - a sve što danas simbolizuje civilizaciju nastalo je zahvaljujući nauci, u poslednjih pedesetak godina!

Kada smo ga upitali šta bi bila njegova poruka čitaocima, dr Subotić je u dve rečenice naveo da bi bilo dobro da postanemo svesni činjenice da se paradigma u svetu menja. Od globalizacije, preko nano nauka i tehnologija, do ekologije i ekonomije. Na mikro planu, bilo bi dobro da porodice imaju više dece kojoj će umesto komfora pružiti priliku da steknu što bolje obrazovanje, ističe čovek kome treba verovati.

Izazovi

U vreme dok Srbija i Crna Gora slave titulu svetskog prvaka i prvaka Svetske lige u vaterpolu, treba reći da današnji reprezentativci nastavljaju slavnim putem koji je zacrtao Krunoslav Subotić sa svojim sportskim prijateljima Muškatirovićem, Perišićem, Sandićem... Dr Subotić se u dresu "Partizana" dva puta okitio titulom evropskog prvaka.

Sportska karijera bila je samo uvod za, čini se, daleko uspešniju afirmaciju u svetu nauke. Naime, ovaj rođeni Kotoranin se posle studija elektrotehnike 1969. zaposlio u Institutu u Vinči, gde je bio rukovodilac brojnih projekata. U Vinči je jedno vreme bio i generalni direktor i te 2001. godine su, prema rečima kolega, postavljene prave smernice u kojim pravcima ovaj Institut treba da se razvija.

Uz brojne radove objavljene u svetu, beležimo da je bio gostujući profesor na Univerzitetu u Mičigenu, američkoj Nacionalnoj laboratoriji za superprovodne ciklotrone i Institutu u Dubni. Otac je troje dece i vrstan pijanista.

Za sebe kaže da je, možda, suviše racionalan ali da su najteži zadaci - bilo u sportu, roditeljstvu ili nauci - jedini i pravi izazovi.

Vladimir Jovanović

Izvor: Planeta

Dr Krunoslav Subotić