Synthétiser l’élément 118 atome par atome

Suivre un ion superlourd à travers toute l’installation — source, accélérateur, cible, séparateur, détecteur — et voir pourquoi découvrir un élément exige des semaines de faisceau pour une poignée d’atomes.

Objectif

Reconstituer la voie complète de production par fusion–évaporation d’un élément superlourd et comprendre pourquoi les rendements se comptent en atomes, pas en grammes.

Matériel et réactifs

Un faisceau de $\ce{^{48}Ca}$, une cible de $\ce{^{249}Cf}$, un séparateur de recul et un détecteur silicium à lecture de position — la combinaison qui a produit $\ce{^{294}Og}$ à Doubna.

Explication

Les éléments superlourds sont fabriqués par fusion complète : $\ce{^{48}Ca + ^{249}Cf -> ^{297}Og^{*} -> ^{294}Og + 3n}$. Le projectile doit franchir la barrière coulombienne tout en restant assez « froid » pour que le fragile noyau composé refroidisse par évaporation de neutrons plutôt que de fissionner — le fameux goulot de la « probabilité de survie ». Comme les probabilités de capture, de fusion et de survie se multiplient, les taux de production des éléments les plus lourds sont de quelques atomes par semaine. La chimie de ces produits de la région des actinides est ensuite sondée atome par atome, avant que l’isotope ne se désintègre.

Expérience virtuelle : un modèle simplifié pour construire l’intuition. Elle ne remplace ni le travail réel en laboratoire ni la formation à la sécurité ; ne la reproduisez pas chez vous sans encadrement.