Pada 1 November 1952, sebuah tim ilmuwan Amerika yang bekerja untuk militer AS mengaktifkan struktur tiga lantai yang aneh dengan nama sandi "Ivy Mike." Itu adalah bom hidrogen pertama di dunia , senjata nuklir generasi baru yang 700 kali lebih kuat daripada bom atom yang dijatuhkan di Jepang.
Tes bom berlangsung di sebuah atol kecil bernama Eniwetok di Kepulauan Marshall di Pasifik Selatan. Ketika Ivy Mike diledakkan, ia melepaskan 10,4 megaton daya ledak , kira-kira setara dengan 10,4 juta batang TNT. The bom dijatuhkan di Hiroshima , untuk perbandingan, diproduksi hanya 15 kiloton (15.000 batang TNT).
Ledakan itu benar-benar menguapkan atol Eniwetok dan menghasilkan awan jamur selebar 3 mil (4,8 kilometer). Para pekerja dengan pakaian pelindung mengumpulkan bahan-bahan yang jatuh dari pulau tetangga dan mengirimkannya kembali ke Berkeley Lab di California (sekarang Lawrence Berkeley National Laboratory) untuk dianalisis. Di sana, tim peneliti Proyek Manhattan yang dipimpin oleh Albert Ghiorso mengisolasi hanya 200 atom dari elemen baru yang mengandung 99 proton dan 99 elektron.
Pada tahun 1955, para peneliti mengumumkan penemuan mereka kepada dunia dan menamakannya setelah pahlawan ilmiah mereka: einsteinium.
Besar dan Tidak Stabil
Einsteinium menempati nomor atom 99 pada tabel periodik bersama unsur-unsur sangat berat dan radioaktif lainnya seperti kalifornium dan berkelium. Beberapa unsur radioaktif, terutama uranium, ada dalam jumlah yang berarti di kerak bumi (pada 2,8 bagian per juta, ada lebih banyak uranium di bawah tanah daripada emas ). Tetapi bahkan unsur-unsur yang lebih berat, termasuk einsteinium, hanya dapat dibuat secara artifisial dengan meledakkan bom hidrogen atau dengan membanting partikel-partikel subatomik bersama-sama dalam sebuah reaktor.
Apa yang membuat suatu unsur menjadi radioaktif? Dalam kasus einsteinium dan tetangganya di bagian bawah tabel periodik, itu adalah ukuran atom mereka, jelas Joseph Glajch, seorang ahli kimia farmasi yang telah bekerja secara ekstensif dengan elemen radioaktif lain yang digunakan untuk pencitraan medis.
"Ketika elemen mencapai ukuran tertentu, inti atom menjadi sangat besar sehingga hancur," kata Glajch. "Apa yang terjadi adalah ia memuntahkan neutron dan/atau proton dan elektron dan meluruh ke tingkat unsur yang lebih rendah."
Saat elemen radioaktif meluruh, mereka membuang kelompok partikel subatomik yang berbentuk partikel alfa, partikel beta, sinar gamma, dan radiasi lainnya. Beberapa jenis radiasi relatif tidak berbahaya, sementara yang lain dapat merusak sel dan DNA manusia.
'Kehidupan Shelf' yang Singkat
Saat elemen radioaktif meluruh, mereka juga membentuk isotop berbeda yang memiliki berat atom berbeda. Berat atom suatu unsur dihitung dengan menambahkan jumlah neutron dalam nukleus ke jumlah proton. Misalnya, einsteinium yang dikumpulkan di Pasifik Selatan pada tahun 1952 adalah sebuah isotop yang disebut einsteinium-253, yang memiliki 99 proton dan 154 neutron.
Tapi isotop tidak bertahan selamanya. Mereka masing-masing memiliki "waktu paruh " yang berbeda , yang merupakan perkiraan waktu untuk separuh materi untuk meluruh menjadi isotop baru atau elemen yang lebih rendah sama sekali. Einsteinium-253 memiliki waktu paruh hanya 20,5 hari . Uranium-238, di sisi lain, yang merupakan isotop uranium yang paling umum ditemukan di alam, memiliki waktu paruh 4,46 miliar tahun.
Salah satu hal yang sulit dalam mensintesis unsur radioaktif berat seperti einsteinium di laboratorium (dan yang kami maksud adalah reaktor nuklir yang sangat terspesialisasi) adalah bahwa unsur-unsur besar mulai meluruh dengan sangat cepat.
"Saat Anda membuat elemen dan isotop yang lebih besar dan lebih besar, semakin sulit untuk mempertahankannya cukup lama untuk melihatnya," kata Glajch.
Terobosan Besar dalam Skala Kecil
Itulah mengapa ada begitu banyak kegembiraan baru-baru ini di dunia kimia ketika sebuah tim ilmuwan berhasil memegang sampel einsteinium yang berumur pendek cukup lama untuk mengukur beberapa sifat kimia dari elemen ultra-langka ini.
Para ilmuwan, yang dipimpin oleh Rebecca Arbergel dari Lawrence Berkeley National Laboratory, menunggu dengan sabar sampel kecil einsteinium-254 yang diproduksi oleh Oak Ridge National Laboratory di Tennessee. Sampel ditimbang pada 250 nanogram atau 250 miliar gram dan memiliki waktu paruh 276 hari. Ketika pandemi COVID-19 melanda pada tahun 2020, penelitian tersebut ditunda selama berbulan-bulan, di mana 7 persen sampel terdegradasi setiap 30 hari.
Terobosan Abergel datang dengan penciptaan "cakar" molekuler yang dapat menahan satu atom einsteinium-254 di tempatnya cukup lama untuk mengukur hal-hal seperti panjang ikatan molekulnya dan pada panjang gelombang berapa ia memancarkan cahaya. Kedua pengukuran ini sangat penting untuk memahami bagaimana einsteinium dan sepupunya yang berat berpotensi digunakan untuk hal-hal seperti pengobatan kanker.
Sekarang Itu Keren
Termasuk einsteinium, ilmuwan nuklir Albert Ghiorso bersama-sama menemukan 12 elemen yang memecahkan rekor pada tabel periodik melalui karyanya yang inovatif dalam analisis radiasi dari tahun 1950-an hingga 1970-an.
