تاریخ کشف اینشتینیوم و فرمیوم

دانشمندان، پس از سنتز کالیفرنیوم در امریکا (و در سایر کشورها)، ارزیابی مجدد و جدی طرحهای خود را شروع کردند. پرسش این بود که آیا عاقلانه است برای سنتز عناصر فرا اورانیوم سنگینتر در آینده‌ی نزدیک طرحریزی کرد.
در حقیقت، هیچ‌گونه روش عملی برای تهیه و جمع‌آوری برکلیوم و کالیفرنیوم به مقدار کافی، برای ساختن هدف جهت بمباران کردن آن با ذرات آلفا و سنتز عناصر 99 و 100، وجود نداشت. این نارسایی ناشی از کوتاهی عمر برکلیوم و کالیفرنیوم بود که برحسب ساعت و دقیقه اندازه‌گیری شده بود (ایزوتوپهایی که دارای عمر طولانی هستند در آن زمان شناخته نشده بودند). کم و بیش فقط یک روش وجود داشت و آنهم بمباران پلوتونیوم با دسته اشعه‌ی نوترونهای بسیار قوی بود، اما در این روش، نتیجه سالها بعد به دست می‌آمد.
البته، تهیه‌ی دسته شعاع نوترونی دارای شدت زیاد که می‌توانست تمام مشکلات را یکجا حل کند امری مطلوب بود. اگر اورانیوم یا پلوتونیوم می‌توانستند در یک دوره‌ی کوتاه تعداد زیادی نوترون به خود جذب کنند، امکان تبدیل آنها به ایزوتوپهای بسیار سنگین وجود داشت. مثلاً:

مدتها پیش کشف شده بود که هسته، با تبدیل تعداد نوترون اضافی به پروتون یا در واقع با تباهی بتا، شمار آنها را در خود کاهش می‌دهد. این زنجیره‌ی متوالی واکنشهای بتا می‌تواند آنچنان طولانی باشد که منجر به تشکیل ایزوتوپهای عناصر 99 و 100 شود.
اما، براساس محاسبات انجام یافته، شدت جریان نوترونها در رئاکتور هسته‌ای بسیار پایین بود و امکان تحقق چنین واکنشهایی وجود نداشت. به علاوه، تئوریها زمانهای نیمه عمر کوتاهی برای ایزوتوپهای عناصر 99 و 100 پیش‌بینی کرده بودند.
در اول نوامبر 1952، امریکا یک بمب گرما هسته‌ای بر فراز جزیره‌ی مرجانی انیویتاک (1) در اقیانوس آرام منفجر کرد. چند صد کیلوگرم گرد و خاک ناشی از انفجار، با حداکثر احتیاط، جمع‌آوری و به امریکا حمل گردید. گروهی از دانشمندان، به سرپرستی سیبورگ و جیورسو (2)، این توده‌ی خاک رادیوآکتیو را مورد مطالعه‌ی دقیق قرار دادند. آنان کشف کردند که این توده حاوی انواع ایزوتوپهای رادیوآکتیو عناصر فرا اورانیوم از جمله دو ایزوتوپ است که نمی‌توانند چیزی جز ایزوتوپهای عناصر 99 و 100 باشند.

ثابت شد که شدت جریان نوترون طی انفجار گرما هسته‌ای خیلی بیشتر از میزانی است که پیش‌بینی شده بود. این پدیده امکان انجام فرایند جذب نوترون توسط اورانیوم را، که در بالا به آن اشاره شده، فراهم کرد. اورانیوم 253 و اورانیوم 255 به ترتیب 7 و 8 ذره‌ی بتا منتشر کردند و به ایزوتوپهای 25399 و 255100 عناصر 99 و 100 تبدیل شدند. مسلم شد که زمان نیمه عمر آنها کوتاه، اما برای انجام تجزیه کافی است (20 روز و 22 ساعت).

عناصر جدید اینشتینیوم (به افتخار اینشتین) و فرمیوم (به افتخار فرمی) نامگذاری شدند. ایزوتوپهایی از آنها که دارای عمر طولانی هستند یعنی Es254 (با زمان نیمه عمر 270 روز) و Fm252 (با زمان نیمه عمر 80 روز) بعدها در شرایط آزمایشگاهی سنتر شدند.
بنابراین، کشف اینشتینیوم و فرمیوم، اگر بتوان گفت، بدون طرح و برنامه بود.
اکنون به نظر می‌آمد جواب پرسش ابدی و همیشگی «آینده چگونه خواهد بود؟» باز هم مشکلتر شده است. کاملاً روشن بود که هرچه عدد Z بیشتر باشد زمان نیمه عمر ایزوتوپ کوتاهتر است. تصور می‌شد که برای عنصری با 100 به نظر می‌آمد که طبیعت، سد غیر قابل نفوذی در مسیر صد عنصر بعدی ایجاد کرده است.

پی‌نوشت‌:

1. Eniwetok.
2. Giorso.

منبع مقاله :
تریفونوف، دیمیتری نیکولایویچ؛ تریفونوف، ولادیمیر؛ (1390)، تاریخچه‌ی کشف عناصر شیمیایی، برگردان: عبدالله زرافشان، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ چهارم