¿Es aún posible producir artificialmente nuevos elementos en la tabla periódica?

Desde los tiempos de la alquimia, la humanidad ha soñado con la creación de nuevos materiales y elementos. Hoy en día, gracias a la física y la química modernas, ese sueño ha evolucionado hacia la posibilidad de producir artificialmente elementos que no existen en la naturaleza. Pero a medida que avanzamos en la tabla periódica, la dificultad de producir elementos más pesados aumenta de manera significativa. ¿Es aún posible agregar más elementos a la tabla periódica? La respuesta es un apasionante “sí, pero…”

¿Cómo se crean artificialmente los elementos?

Los elementos artificiales son aquellos que no se encuentran de forma natural en la Tierra y que, en su lugar, deben ser creados en laboratorios. Este proceso se realiza mediante la colisión de núcleos atómicos, que generalmente se logra utilizando aceleradores de partículas. Al fusionar núcleos de elementos más ligeros, los científicos intentan crear núcleos más pesados que correspondan a los elementos buscados. Este proceso es extremadamente complejo y requiere una energía masiva, ya que los núcleos atómicos deben vencer su carga positiva para acercarse lo suficiente y fusionarse.

Hasta ahora, la mayoría de los elementos producidos de esta forma son altamente inestables y, en muchos casos, solo existen durante fracciones de segundo antes de desintegrarse. Los elementos más pesados creados en laboratorio hasta la fecha se encuentran en la llamada «isla de estabilidad”, una teoría que predice la existencia de elementos superpesados más estables que los conocidos hasta ahora.

¿Qué es la “isla de estabilidad”?

La teoría de la “isla de estabilidad” fue propuesta por el físico Glen T. Seaborg y sugiere que podría haber un grupo de elementos superpesados con números atómicos elevados que sean mucho más estables que otros elementos de masas similares. La idea es que ciertos números de protones y neutrones —llamados “números mágicos” (por ejemplo, 114, 120, o 126 para protones y neutrones)— formarían núcleos especialmente estables. En teoría, estos elementos podrían existir durante minutos, horas o incluso días antes de desintegrarse.

A pesar de que algunos elementos más allá del número atómico 100 han mostrado una vida ligeramente más larga, aún no se ha logrado crear un elemento verdaderamente estable en la región de los superpesados. Sin embargo, los avances en la física nuclear y las técnicas de aceleración han dado a los científicos esperanzas de que algún día puedan alcanzar esta isla de estabilidad.

Avances recientes y los retos en la creación de elementos nuevos

Los elementos superpesados más recientes que se han añadido a la tabla periódica son el moscovio (Mc, elemento 115), el livermorio (Lv, 116), el tennessine (Ts, 117) y el oganesón (Og, 118). Cada uno de estos elementos fue descubierto mediante colaboraciones científicas entre varios laboratorios, como el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) en Dubná, Rusia, y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, Estados Unidos.

Uno de los mayores desafíos al intentar crear nuevos elementos es su extremadamente corta vida. Estos elementos superpesados tienden a desintegrarse casi inmediatamente debido a la fuerza de repulsión entre los protones en su núcleo. La energía y precisión necesarias para estabilizar siquiera un átomo de un elemento desconocido son extraordinarias, y muchos experimentos producen apenas uno o dos átomos que existen por milisegundos.

Además, los elementos superpesados son difíciles de detectar. Los científicos deben utilizar detectores ultrarrápidos para captar las señales de su creación y desintegración. Sin embargo, con el avance de la tecnología y el desarrollo de aceleradores de partículas más potentes, los científicos esperan que podrán crear y estudiar más átomos de estos elementos inestables.

¿Qué necesitamos para descubrir elementos más allá del 118?

Para avanzar en la tabla periódica más allá del elemento 118, los científicos están explorando el uso de aceleradores más potentes y materiales más inusuales para las colisiones. Mientras que actualmente se utilizan isótopos pesados de calcio como proyectiles para chocar contra núcleos más pesados, futuros experimentos podrían emplear núcleos de titanio o cromo para crear condiciones que faciliten la fusión nuclear.

También están en marcha proyectos para construir nuevos laboratorios de investigación nuclear dedicados a la producción de elementos superpesados. El laboratorio de Dubná, por ejemplo, ya ha comenzado a construir instalaciones dedicadas a la síntesis de elementos más allá del oganesón, en colaboración con otros centros de investigación de Europa y Estados Unidos.

¿Por qué es importante seguir creando elementos nuevos?

Crear nuevos elementos no solo tiene implicaciones en la química fundamental, sino que también expande nuestra comprensión de la estructura de la materia. A través del estudio de los elementos superpesados, los científicos pueden explorar cómo funcionan las interacciones nucleares a niveles extremos, lo que en última instancia puede tener aplicaciones en la tecnología nuclear y en otros campos científicos.

Además, aunque estos elementos puedan parecer teóricamente inalcanzables para aplicaciones prácticas, la investigación que se lleva a cabo en el proceso de su creación es en sí misma valiosa. El conocimiento adquirido en la manipulación de núcleos atómicos y la creación de átomos artificiales impulsa otros campos, como la física de partículas, la tecnología de aceleradores, y la química cuántica.

¿Cuál es el futuro de la tabla periódica?

Si bien cada nuevo elemento es una hazaña científica impresionante, la creación de elementos más allá del 118 será cada vez más difícil. La teoría actual sugiere que es probable que, en algún momento, simplemente no tengamos suficiente energía para superar la fuerza de repulsión que impide que los núcleos de átomos superpesados permanezcan estables.

Sin embargo, la ciencia avanza constantemente, y lo que hoy parece imposible podría volverse realidad con nuevas tecnologías. Tal vez en un futuro no tan lejano, los científicos logren superar estos desafíos y nos acerquen un paso más hacia la comprensión completa de la tabla periódica.