Equipos de investigación en Rusia, Estados Unidos y Alemania buscan sintetizar los elementos 119 y 120 para inaugurar la octava fila de la tabla periódica, tras una década sin nuevas incorporaciones desde el descubrimiento del oganesón.
La búsqueda de estos nuevos componentes de la materia representa uno de los desafíos más complejos de la física nuclear contemporánea. Según explicaron especialistas del King’s College de Londres, la creación de elementos superpesados no ocurre de manera natural en la Tierra, sino que requiere de una ingeniería de precisión extrema en aceleradores de partículas. El proceso implica bombardear un objetivo de metal pesado con iones de elementos más ligeros, esperando que los núcleos se fusionen en un evento extremadamente inusual. Hasta el momento, los intentos por alcanzar los números atómicos 119 y 120 han resultado infructuosos, debido principalmente a que la repulsión electromagnética entre los protones del núcleo supera la fuerza nuclear fuerte que debería mantenerlos unidos. Esta inestabilidad provoca que los átomos creados se desintegren en fracciones de segundo, dificultando incluso la confirmación de su existencia por parte de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC).
El último gran hito en esta disciplina ocurrió en 2016, cuando la IUPAC oficializó la inclusión de los elementos 113 (nihonio), 115 (moscovio), 117 (teneso) y 118 (oganesón). Este último fue nombrado en honor al físico ruso Yuri Oganessian, quien lideró el equipo del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) que detectó los primeros indicios del elemento en 2002. La brecha temporal entre el descubrimiento inicial y la validación oficial —que en el caso del oganesón fue de 14 años— demuestra la dificultad técnica de trabajar con sustancias que solo existen en forma de unos pocos átomos y que poseen una vida media ínfima. De acuerdo con operadores de laboratorios de alta energía, la energía necesaria para fusionar núcleos más pesados crece de manera exponencial, lo que obliga a la construcción de ciclotrones cada vez más potentes y costosos, llevando la infraestructura científica al límite de sus capacidades actuales.
Contexto
La organización de la materia tal como la conocemos hoy tiene sus raíces en el siglo XIX, cuando pioneros como el británico John Newlands comenzaron a notar patrones de comportamiento en los elementos conocidos. Newlands observó que, al ordenar los elementos por su peso atómico, las propiedades químicas se repetían cada ocho posiciones, un concepto que denominó la “ley de las octavas”. Sin embargo, fue el químico ruso Dmitri Mendeléyev quien en 1869 revolucionó la ciencia al publicar su versión de la tabla periódica. A diferencia de sus contemporáneos, Mendeléyev tuvo la visión de dejar espacios vacíos en su esquema, prediciendo con asombrosa exactitud la existencia y las propiedades de elementos que aún no habían sido descubiertos, como el galio y el germanio. Su trabajo transformó una lista de sustancias en una herramienta predictiva fundamental para la química y la física moderna.
Con el avance del siglo XX, la base de organización cambió del peso atómico al número atómico, definido por la cantidad de protones en el núcleo. Mientras que los primeros 92 elementos de la tabla —desde el hidrógeno hasta el uranio— se encuentran de forma natural en el medio ambiente, todos los elementos posteriores han sido producidos artificialmente. El desarrollo de la tecnología nuclear permitió a los científicos ir más allá del elemento 100, el fermio, entrando en el terreno de los elementos superpesados. La Dra. Cinzia Imberti, investigadora de Imaging Metallomics, señala que a medida que se agregan protones para crear elementos más grandes, se requiere una cantidad desproporcionada de neutrones para actuar como “pegamento” y evitar que el núcleo se rompa instantáneamente por la repulsión de las cargas positivas. Esta dinámica es la que marca el límite teórico de lo que el ser humano puede construir en un laboratorio.
Impacto
La importancia de encontrar los elementos 119 y 120 no radica en su utilidad comercial inmediata, sino en la validación de teorías fundamentales sobre la estructura del universo. Según el profesor Jonathan Rourke de la Universidad de Cardiff, los elementos más pesados que el plomo (número 82) son intrínsecamente inestables y radiactivos. No obstante, existe una hipótesis científica denominada la “isla de estabilidad”, que sugiere que ciertos elementos superpesados con números específicos de protones y neutrones podrían tener vidas medias mucho más largas de lo previsto. Si los investigadores logran alcanzar esta región de la tabla periódica, podrían descubrir formas de materia con propiedades físicas y químicas totalmente desconocidas, lo que abriría una nueva era en la ciencia de materiales y la comprensión de las fuerzas que mantienen unido el núcleo atómico.
Desde una perspectiva técnica, el éxito en esta carrera científica obligaría a rediseñar la estructura misma de la tabla periódica, añadiendo una octava fila y desafiando las reglas de configuración electrónica establecidas. Phil Blower, del King’s College de Londres, advierte que el impacto práctico de estos elementos es nulo para la vida cotidiana, ya que no pueden ser utilizados para fabricar objetos debido a su extrema radiactividad y brevedad. Sin embargo, el conocimiento derivado de su búsqueda permite mejorar los sistemas de imagen médica, el tratamiento de residuos nucleares y el diseño de nuevos materiales industriales. La tabla periódica funciona como un mapa para ingenieros y arquitectos; entender sus límites finales es, en última instancia, entender los límites de la realidad física y las capacidades de la tecnología humana para manipular la naturaleza.
El próximo paso en esta competencia global se centra en los experimentos que se llevan a cabo en el Centro GSI de Investigación de Iones Pesados en Alemania y en el nuevo complejo de la Fábrica de Elementos Superpesados en Rusia. Los científicos estiman que la confirmación de un solo átomo del elemento 119 podría ocurrir en los próximos cinco años, aunque la posibilidad de que la tabla periódica nunca llegue a completarse sigue siendo una realidad científica aceptable. La tensión actual reside en si la tecnología de aceleración de partículas podrá superar la inestabilidad natural de los núcleos antes de alcanzar un punto de retorno donde la física prohíba, definitivamente, la existencia de átomos más grandes.
