1 Kasım 1952'de, ABD ordusu için çalışan Amerikalı bilim adamlarından oluşan bir ekip, "Ivy Mike" kod adlı üç katlı garip bir yapıyı devreye soktu. Japonya'ya atılan atom bombalarından 700 kat daha güçlü olan yeni bir nükleer silah türü olan dünyanın ilk hidrojen bombasıydı .
Bomba testi, Güney Pasifik'teki Marshall Adaları'ndaki Eniwetok adlı küçük bir atolde yapıldı. Ivy Mike patlatıldığında, 10.4 megaton patlayıcı güç açığa çıkardı, bu da kabaca 10.4 milyon TNT çubuğuna eşdeğerdi. Karşılaştırma için Hiroşima'ya atılan bomba sadece 15 kiloton (15.000 çubuk TNT) üretti .
Patlama, Eniwetok atolü tamamen buharlaştırdı ve 3 mil (4,8 kilometre) genişliğinde bir mantar bulutu üretti. Koruyucu giysili işçiler, komşu bir adadan serpinti materyali topladı ve analiz için Kaliforniya'daki Berkeley Laboratuvarı'na (şimdi Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı) geri gönderdi. Orada, Albert Ghiorso liderliğindeki Manhattan Projesi araştırmacılarından oluşan bir ekip, 99 proton ve 99 elektron içeren yepyeni bir elementin sadece 200 atomunu izole etti .
1955'te araştırmacılar keşiflerini dünyaya duyurdular ve ona bilimsel kahramanlarının adını verdiler: einsteinium.
Büyük ve Kararsız
Einsteinium, kaliforniyum ve berkelyum gibi diğer çok ağır ve radyoaktif elementlerle birlikte periyodik tabloda atom numarası 99'u kaplar . Bazı radyoaktif elementler, özellikle uranyum, yer kabuğunda anlamlı miktarlarda bulunur (milyonda 2,8 parçada, yeraltında altından daha fazla uranyum vardır ). Ancak einsteinium da dahil olmak üzere daha ağır elementler bile ancak yapay olarak bir hidrojen bombası patlatılarak veya atom altı parçacıkları bir reaktörde çarpıştırılarak oluşturulabilir.
Bir elementi radyoaktif yapan nedir? Tıbbi görüntüleme için kullanılan diğer radyoaktif elementlerle yoğun bir şekilde çalışmış olan farmasötik kimyager Joseph Glajch, einsteinium ve onun periyodik tablonun altındaki komşuları söz konusu olduğunda, bu atomlarının saf boyutudur, diye açıklıyor.
Glajch, "Elementler belirli bir boyuta ulaştığında atomun çekirdeği o kadar büyür ki parçalanır" diyor. "Olan şu ki, nötronları ve/veya protonları ve elektronları tükürür ve daha düşük bir elemental duruma bozunur."
Radyoaktif elementler bozunurken, alfa parçacıkları, beta parçacıkları, gama ışınları ve diğer radyasyon şeklini alan atom altı parçacık kümelerini fırlatırlar. Bazı radyasyon türleri nispeten zararsızdır, bazıları ise insan hücrelerine ve DNA'sına zarar verebilir.
Kısa Bir 'Raf Ömrü'
Radyoaktif elementler bozunurken, farklı atom ağırlıklarına sahip farklı izotoplar da oluştururlar. Bir elementin atom ağırlığı, çekirdekteki nötron sayısı proton sayısına eklenerek hesaplanır. Örneğin 1952'de Güney Pasifik'te toplanan einsteinium, 99 protonu ve 154 nötronu olan einsteinium-253 adlı bir izotoptu.
Ancak izotoplar sonsuza kadar sürmez. Her birinin , malzemenin yarısının tamamen yeni bir izotopa veya daha düşük bir elemente bozunması için tahmini süre olan farklı bir " yarı ömrü " vardır. Einsteinium-253 sadece 20.5 günlük bir yarı ömre sahiptir . Uranyum-238 ise doğada bulunan en yaygın uranyum izotopu olan 4,46 milyar yıllık bir yarı ömre sahiptir.
Laboratuarda einsteinium gibi ağır radyoaktif elementleri sentezlemenin zor yanlarından biri (ve laboratuar derken, son derece uzmanlaşmış nükleer reaktörleri kastediyoruz), büyük elementlerin çok hızlı bir şekilde bozulmaya başlamasıdır.
Glajch, "Gittikçe daha büyük elementler ve izotoplar yarattıkça, onları görebilecek kadar uzun süre etrafta tutmak gittikçe zorlaşıyor" diyor.
Küçük Ölçekte Büyük Atılım
Bu nedenle , bir bilim insanı ekibi, bu ultra nadir elementin bazı kimyasal özelliklerini ölçmek için yeterince uzun bir kısa ömürlü einsteinium örneğini başarılı bir şekilde tuttuğunda, kimya dünyasında son zamanlarda çok fazla heyecan vardı .
Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndan Rebecca Arbergel liderliğindeki bilim adamları, Tennessee'deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı tarafından üretilen küçük bir einsteinium-254 örneğini sabırla beklediler. Numune 250 nanogram veya bir gramın 250 milyarda biri ağırlığındaydı ve 276 günlük bir yarı ömre sahipti. 2020'de COVID-19 salgını vurduğunda, araştırma aylarca ertelendi ve bu süre zarfında numunenin yüzde 7'si her 30 günde bir bozuldu.
Abergel'in atılımı, moleküler bağlarının uzunluğu ve hangi dalga boyunda ışık yaydığı gibi şeyleri ölçmek için tek bir einsteinium-254 atomunu yerinde tutabilecek moleküler bir "pençe"nin yaratılmasıyla geldi. Bu ölçümlerin her ikisi de, einsteinium ve ağır kuzenlerinin kanser tedavisi gibi şeyler için potansiyel olarak nasıl kullanılabileceğini anlamak için kritik öneme sahiptir.
Şimdi Bu Harika
Einsteinium da dahil olmak üzere, nükleer bilim adamı Albert Ghiorso , 1950'lerden 1970'lere kadar radyasyon analizinde çığır açan çalışmasıyla periyodik tabloda rekor kıran 12 elementi birlikte keşfetti .
