OAK RIDGE, Tenn.., 30. marraskuuta 2016 – Hiljattain löydetty alkuaine 117 on saanut virallisen nimen ”tennessine” tunnustuksena Tennesseen osuudesta sen löytämiseen, mukaan lukien energiaministeriön Oak Ridge National Laboratorion ja sen tennesseeläisten yhteistyökumppaneiden Vanderbiltin yliopistossa ja Tennesseen yliopistossa.
”Tennessiinin esiintyminen jaksollisessa järjestelmässä on osoitus osavaltiomme asemasta kansainvälisessä tiedeyhteisössä, mukaan lukien ORNL:n tälle yhteisölle tarjoamat tilat sekä laboratorion tiedemiesten ja teknikkojen tietämys ja asiantuntemus”, ORNL:n johtaja Thom Mason sanoi.
”Tennessiinin historiallinen löytö on osoitus Tennesseen instituutioiden, kuten Oak Ridgen kansallisen laboratorion, Tennesseen yliopiston ja Vanderbiltin yliopiston, panoksesta paremman maailman puolesta”, Tennesseen hallitus Bill Haslam sanoi. ”Kaikkien tennesseeläisten puolesta kiitämme tätä maailmanjärjestöä siitä, että se kunnioittaa osavaltiotamme tällä tavoin.”
Kansainvälinen puhtaan ja soveltavan kemian liitto (IUPAC) – joka vahvistaa vasta löydettyjen alkuaineiden olemassaolon ja hyväksyy niiden viralliset nimet – antoi lopullisen hyväksyntänsä nimelle ”tennessine” vuoden kestäneen prosessin jälkeen, joka alkoi joulukuussa. 30. joulukuuta 2015, jolloin IUPAC ja Kansainvälinen puhtaan ja sovelletun fysiikan liitto (International Union of Pure and Applied Physics) ilmoittivat, että superraskaan alkuaineen 117 olemassaolo on varmistettu, yli viisi vuotta sen jälkeen, kun tutkijat ilmoittivat ensimmäisen kerran sen löytymisestä huhtikuussa 2010.
ORNL:llä oli useita rooleja löydön tekemisessä, ja merkittävin niistä oli radioisotooppi berkelium-249:n tuottaminen etsintää varten. Alkuperäisessä löydössä ja myöhemmissä alkuaineen 117 varmistuskokeissa käytetty berkelium-249 tuotettiin ORNL:ssä ja energiaministeriön isotooppiohjelmassa, ja se toimitettiin Yhdysvaltain panoksena näihin kokeisiin.
Superraskaita alkuaineita, joita ei esiinny luonnossa, syntetisoidaan altistamalla radioisotooppikohde toisen tietyn isotoopin säteelle. Teoriassa ytimet yhdistyvät harvinaisissa tapauksissa ”superraskaaksi” ja toistaiseksi tuntemattomaksi alkuaineeksi.
Tennessiinin tapauksessa alkuaineen 117 atomiresepti vaati berkelium-249-kohdetta, jota oli saatavilla vain ORNL:n HFIR-reaktorissa (High Flux Isotope Reactor), joka tuottaa radioisotooppeja teollisuudelle ja lääketieteelle neutronisironnan tutkimustehtävänsä lisäksi, ja sen vieressä sijaitsevassa REDC-keskuksessa (Radiochemical Engineering Development Center), jossa radioisotoopit käsitellään.
Vuoden mittaisen kampanjan aikana ORNL tuotti ja sitten lähetti 22 milligrammaa berkeleium-249:ää Venäjälle, jossa alkuainetta 117 tuottava koe suoritettiin raskasionisyklotronilla Venäjän Dubnassa sijaitsevassa Joint Institute for Nuclear Research (JINR) -laitoksessa. Kuusi kuukautta kestäneen hellittämättömän kalsium-48-säteen pommituksen jälkeen tutkijat olivat havainneet kuusi atomia, joissa kalsiumin ja berkeliumin ytimet olivat sulautuneet muodostaen alkuaineen 117. Myöhemmät kokeet vahvistivat tulokset.
”Tennessiinin löytyminen on esimerkki mahdollisuuksista, jotka voidaan toteuttaa, kun kansakunnat kokoontuvat yhteen lainatakseen ainutlaatuiset kykynsä tieteelliseen visioon”, sanoi ORNL:n Jim Roberto, joka auttoi alkuaine 117:n kokoamisessa USA:n -Venäjä-yhteistyössä JINR:n Juri Oganessianin kanssa.
Tarvittavan radioisotoopin tuottamisen lisäksi ORNL:llä on pitkä historia ydinfysiikan tutkimuksessa, jonka ansiosta laboratorio pystyi antamaan käyttöönsä ydinfysiikassa kokeneiden tutkijoiden tietämystä ja kansainvälistä yhteistyötä sekä välineitä ilmaisimien, instrumenttien ja elektroniikan muodossa.
Laboratorio on myös tehnyt fysiikan tutkimuskumppanuutta tennesiläisessä Nashvillessä sijaitsevan Vanderbiltin yliopiston kanssa, joka aloitti keskustelut, jotka johtivat historialliseen yhteistyöhön, ja Tennesseen yliopisto Knoxvillessä, joka osallistui kokeisiin, jotka vahvistivat löydön.
DOE:n Lawrence Livermoren kansallinen laboratorio Kaliforniassa täydensi alkuaine 117:n ryhmää. Livermorella on ansiokkaita saavutuksia superraskaiden alkuaineiden tutkimuksessa, ja se on livermoriumin (alkuaine 116) nimenkantaja.
Tennessiinin erityinen kirjoitusasu valittiin, koska uusi alkuaine luokitellaan halogeeniksi, alkuainetyypiksi, joka tavan mukaan päättyy päätteeseen ”-ine”. Halogeeneihin kuuluvat sellaiset alkuaineet kuin kloori ja fluori. Tennessiinin symboli jaksollisessa järjestelmässä on Ts.
Uusien alkuaineiden löytäminen ORNL:ssä alkoi Manhattan-projektin myötä. Toisen maailmansodan aikana ORNL:n grafiittireaktorin tutkijat löysivät prometiumin – alkuaine 61 jaksollisessa järjestelmässä. Koska ensimmäisten ydinaseiden kehittämishanketta ympäröi salamyhkäisyys, löydöstä ilmoitettiin vasta sodan jälkeen vuonna 1947.
Alkuaineen 117 (tennessiini) lisäksi ORNL:n DOE:n isotooppiohjelman kautta tuottamia materiaaleja ja isotooppeja on käytetty 104 (rutherfordium), 105 (dubnium), 106 (seaborgium), 114 (flerovium), 115 (moskovium), 116 (livermorium) ja 118 (oganesson) superraskaiden alkuaineiden löytämiseen.
Tyypillisesti vain sekunnin murto-osia olemassa olevien superraskaiden alkuaineiden löytämisen taustalla on pyrkimys kauan ennustettuun ”vakauden saarekkeeseen”, jossa nykyiseen jaksolliseen järjestelmään kuulumattomat uudet alkuaineet voivat säilyä poikkeuksellisen pitkään, mikä avaa uusia ja hyödyllisiä näkymiä fysiikan ja kemian alalle.
Tämän tutkimuksen on tukenut DOE:n tiedevirasto. High Flux Isotope Reactor on DOE Office of Science User Facility.
Lisätietoja on osoitteessa https://www.ornl.gov/content/element-117-resource-page.
UT-Battelle hallinnoi ORNL:ää energiaministeriön tiedetoimiston puolesta. Office of Science on suurin yksittäinen fysikaalisten tieteiden perustutkimuksen tukija Yhdysvalloissa, ja se pyrkii vastaamaan joihinkin aikamme kiireellisimpiin haasteisiin. Lisätietoja on osoitteessa http://energy.gov/science/.
.