Dünyanın En Ağır Atomunu Ölçtük ve Sonuçlar Beklenenden Daha Şaşırtıcı!

Simülasyonlar birtakım garip özellikler gösteriyor.

Oganesson (Og) periyodik tablodaki en ağır kimyasal elementtir. Fakat 2002 yılındaki ilk sentezlenmesinde, özelliklerini ölçmek zor olmuştur.

Artık  gelişmiş bir bilgisayar simülasyonu sayesinde, element hakkında önceden erişemediğimiz bilgiler elde ettik ve görünüşe göre element beklenenden daha da garip.

Atomik seviyede oganesson, birçok önemli kademede hafif elementlere kıyasla farklı davranışlar sergilemektedir. Bu da süper ağır elementlerin işleyişlerinin temelleri hakkında önemli bilgiler verebilir.

Uluslararası bilim insanları ekibi tarafından yapılan simülasyonlar, Oganesson'un elektronları, protonları ve nötronlarının; elementin gruplandırıldığı diğer soygazlarla aynı kurallara uymadığını gösteriyor. Bu bulguların periyodik tablonun o kısmı hakkındaki anlayışımız üzerinde büyük etkisi olabilir.

“Süper ağır elementler, nükleer kütle ve yükün limitlerini temsil eder” diyor araştırmacılardan birisi olan, Michigan Devlet Universitesinden Witek Nazarewicz . “Onlar sonu bilinmeyen nükleer coğrafyanın ücra koşelerinde duruyor.” diye de ekliyor ve devam ediyor:

“Süper ağır sistemler ile ilgili sorular, nükleer ve atom fiziği ile kimya araştırmalarının en çok üstünde yoğunlaştığı konulardandır ".

Oganesson'la aynı soygaz ailesindeki hafif elementlerde, atomun Bohr modeline göre, elektronlar çekirdeğin etrafında belirli yörünge veya konumlara geçerler ve böylece merkez etrafında kabuk benzeri gruplar oluştururlar.

Bu elektron kabuklarının yerlerini bulmak için fermion lokalizasyonu fonksiyonları isimli hesaplamalar yapılmaktadır, ama oganesson atomundan gelen elektrostatik kuvvetler  o kadar büyüktür ki özel görelilik kuralları devreye girmektedir.

Bunu hesaba katarak, araştırmacılar oganessondaki elektronların nerede olacağını hesaplamak için elektron lokalizasyon fonksiyonları isimli adapte edilmiş bir çeşit fermion lokalizasyon fonksiyonu kullandılar. Sonuçlara göre elektron kabulkarı neredeyse birbirinden ayırt edilemez olup, çekirdek etrafında bir çeşit elektron gazı oluşturuyor.

Yani, en temel şekilde ksenon veya neon gibi diğer soygazlara hiç benzemiyor.

“Kağıt üzerinde onun ailesindeki diğerleri ile aynı nadir gaz yapısına sahip olmasını bekliyorduk” diyor araştırmacılardan, Yeni Zellanda Massey Üniversitesi’nden  Peter Schwerdtfeger. “Fakat hesaplamalarımızda, oganesson’un, aşağı yukarı kabuk yapısını kaybedeceğini ve elektron dolu bir şekle bürüneceğini tahmin ediyoruz" diye de ekliyor.

Araştırmacıların hesaplamalarına göre, bu aynı şekil veya özel gaz hali, aynı zamanda süper ağır çekirdek içerisindeki nötronlar için de geçerli. Fakat protonların kabuksu yapılarının bir kısmını sürdürdükleri görülmüştür.

Burada ileri seviye kuantum fiziğinden bahsediyoruz ama bunların demek istediği, oganessonun birlikte gruplandırıldığı diğer elementler gibi olmadığıdır. Elektronlarının özel damla formasyonu onun diğer soygazlardan çok daha reaktif olduğu anlamına gelebilir.

Bir başka muhtemel sonuç ise oganesson atomlarının, oda ısısında gazlarda normalde olduğu gibi birbirinden sekip ayrılarak birleşip katı bir yapı oluşturmasıdır.

Şimdi bunların her ne kadar detaylı da olsa, oganesson üzerinde direk incelemeler değil bilgisayar simülasyonları olduğunu unutmamak lazım. Elementi üretmek  çok zor ve üretildiğindede, normal yollarla incelenemeyecek kadar kısa bir sürede yok olmaktadır.

Artık element 118’in yapısı ve özellikleri ile ilgili tahminlerimiz olduğu için bilim adamları deneyler ile bu hipotezleri test edebilir. Bu araştırmanın sonraki safhası.

Daha sonrasında, bu bilgiler  bir milisaniyeden daha fazla dayanan oganesson atomu yaratmanın sırrını çözmemize yardımcı olabilir.

“Hesaplamalar elimizdeki araçlar ile oganesson’un davranışlarını incelememizin tek yolu ve bize kesinlikle birtakım ilginç bulgular sundular” diyor Schwerdfeger.

Bu araştırma Physical Review Letters’da yayınlanmıştır.

Çeviri: Adem Finkenhagen

Referanslar

1.Science Alert, "We Just Measured the World's Heaviest Atom, and It's Even Weirder Than Expected"
<https://www.sciencealert.com/detailed-simulation-of-worlds-heaviest-oganesson-atom-show-its-weirdness>