Röntgenyum, kopernikyum, nihonyum ve flerovyum… Bu seferki bölümde bu dört elementi beraber konu almamızın sebebi, bir önceki bölümde de söylediğimiz gibi elementlerimizin askeri endişelerin ötesinde bilimsel ekiplerin yarışlarıyla keşfedilmiş olmaları. Peki, bu bölümde ele alacağımız dört element ne zaman keşfedildi? Her biri nasıl adlandırıldı ve nasıl sentezlendi? Elementlerimizin keşfi sırasında ne gibi olaylar yaşandı? Elementlerin Hikâyesi 34. Bölüm başlıyor…
(intro)
1986 yılı, Dubna… Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü’ndeki Sovyet ekibi, bizmut-209 hedefine nikel-64 çekirdekleri çarptırarak gerçekleştirilen bir dizi deneyin analizleriyle uğraşıyordu. Ancak bu analizlerde deneyde üretilmesi amaçlanan Element 111’e dair ikna edici delillere ulaşamamışlardı. Aynı deneyi 8 Aralık 1994’te Sigurd Hofmann liderliğinde GSI Helmholtz Ağır İyon Araştırma Merkezindeki Darmstadt ekibi de gerçekleştirdi. Dubna ekibinin aksine Darmstadt ekibi, Element 111’in 272 kütle numaralı izotopuna ait üç adet çekirdek tespit etmeyi başardı. Ancak 2001’de IUPAC Ortak Çalışma Grubu, bu keşfi yeterli kanıtları sağlamadığı gerekçesiyle reddetti. 2002 yılında deneyi tekrarlayan Darmstadt ekibi aynı izotopa ait üç çekirdek daha tespit etti. IUPAC Ortak Çalışma Grubu bu seferki kanıtları yeterli saydı ve 2003’te Darmstadt ekibini Element 111’in resmi kaşifleri olarak kabul etti. 2004’te Darmstadt ekibi, X ışınlarını bulan Alman fizikçi Wilhelm Conrad Röntgen’in anısına elemente röntgenyum adını önerdi ve bu öneri 1 Kasım 2004’te IUPAC tarafından kabul edildi. Böylece bir element daha periyodik tabloya eklenmiş oldu.
Bu bölüme konu aldığımız bir diğer elementimiz ise kopernikyum. Kopernikyum elementi ilk olarak 9 Şubat 1996’da Almanya’nın Darmstadt kentindeki GSI’da Sigurd Hofmann, Victor Ninov ve diğer araştırmacılar tarafından üretildi. Ağır iyon hızlandırıcısında hızlandırılmış çinko-70 çekirdeklerinin kurşun-208 hedefine çarptırılmasının ardından yapılan analizlerde iki adet Element 112 atomu üretildiği tespit edildi. Ancak daha sonra atomlardan birinin yanlış tespit edildiğini anlayınca Darmstadt ekibi 277 kütle numaralı tek bir Element 112 atomu ürettiklerini duyurdu. Mayıs 2000’de Darmstadt ekibi, kopernikyum-277 atomunu sentezleme deneyini başarıyla tekrarladı. Bu reaksiyon, 2004 ve 2013 yıllarında Japonya’daki Riken’de Gaz Dolgulu Geri Tepme Ayırıcı kullanılarak Süper Ağır Element Arama düzeneği ile tekrarlandı ve üç atom daha sentezlendi. Yapılan ölçümlerde Darmstadt ekibi tarafından ilk deneyde bildirilen bozunma verileri doğrulandı. Bu reaksiyon daha önce 1971 yılında Dubna ekibi tarafından kopernikyum-276 üretmek için denenmiş, ancak başarısız olmuştu. IUPAC/IUPAP Ortak Çalışma Grubu, Darmstadt ekibi tarafından 2001 ve 2003 yıllarında kopernikyumun keşfedildiğine dair iddiayı değerlendirdi. Her iki durumda da, iddiayı destekleyecek yeterli kanıt bulunmadığına karar verildi. Mayıs 2009’da Ortak Çalışma Grubu, 112 numaralı elementin keşfi iddialarını tekrar raporladı ve Darmstadt ekibini 112 numaralı elementin kaşifleri olarak resmen tanıdı. Darmstadt ekibinin keşfini onayladıktan sonra IUPAC, onlardan 112 numaralı element için kalıcı bir isim önermelerini istedi. 14 Temmuz 2009’da, “dünya görüşümüzü değiştiren olağanüstü bir bilim insanını onurlandırmak” amacıyla Nicolaus Copernicus’un adını taşıyan copernicium ismini ve Cp element sembolünü önerdiler. IUPAC, Kopernik’in doğum gününün 537. yıldönümü olan 9 Şubat 2010 tarihinde kopernikyum adını Cn sembolüyle birlikte onayladı. Böylece bir element daha periyodik tabloya eklenmiş oldu.
Bilimsel ekiplerin yarışlarıyla keşfedilmiş bir diğer elementimiz ise nihonyum idi. Darmstadt ekibi, 1998 ve 2003 yıllarında soğuk füzyon yoluyla element 113’ü sentezlemeye çalıştı ve bizmut-209 hedefini çinko -70 ile bombardıman etti ancak her iki girişim de başarısız oldu. Zira soğuk füzyonun verimliliği atom numarası arttıkça giderek düşüyordu. Ardından Rus Dubna ekibi ile Amerikalı Lawrence Livermore ekibi 1998’de bir işbirliğine imza attı. Yeni elementlerin keşfi için birlikte çalışma kararı alan ekipler 2003 yılında, ürettikleri element 115 çekirdeklerinin bozunmasıyla element 113 ürettiklerini raporladılar. Japonya’daki Riken ekibi ise Dubna ekibinin iki kere başarısız olduğu soğuk füzyon yöntemi ile element 113’ü sentezlemek için kolları sıvadı. Bizmut-209 hedefinin çinko-70 ile bombardımanı Eylül 2003’te başladı. Ekip, Temmuz 2004’te element 113’ün 278 kütle numaralı tek bir atomunu tespit etti. Hem Dubna-Lawrence Livermore işbirliği ekibi hem de Riken ekibi keşif için IUPAC Ortak Çalışma Grubu’na başvurdu. Her iki ekip de kendi keşfini kabul ettirebilmek için sağlam kanıtlar içeren veriler elde edebilmek amacıyla deneyler yapmaya devam etti. Elektrik fiyatları 2011 Tōhoku depremi ve tsunamisinden bu yana fırlamış olmasına ve Riken paradan tasarruf etmek için hızlandırıcı programlarının kapatılmasını emretmiş olmasına rağmen, Morita’nın ekibinin bir deneyle devam etmesine izin verildi ve element 113’ün sentezini doğrulama girişimlerini seçtiler. Ağustos 2013’te İsveç’in Lund kentindeki Lund Üniversitesi’ndeki ve GSI’daki bir araştırmacı ekibi Dubna-Lawrence Livermore ekibinin deneyini tekrarladı ve işbirliğinin bulgularını doğruladıklarını duyurdu. Buna rağmen Aralık 2015’te, IUPAC tarafından bir basın bülteninde yeni bir Ortak Çalışma Grubu raporunun sonuçları yayımlandı ve bu bültende element 113’ün keşif hakkı Riken’e verildi. Bunun yanı sıra keşif hakkının Riken’e verileceği bilgisi daha bülten yayınlanmadan Japon gazetecilere bir şekilde sızdırıldı. Bu durum IUPAC’ta büyük bir krize sebep verdi ve uzun süre itirazlar devam etti. Ancak element 113’ün keşif hakkı Japonlara verilmiş oldu. Tarihte ilk defa Asyalı bir ekip bir elemente isim verecekti. IUPAC’ın önceliklerini tanımasından önce, Japon ekibi gayri resmi olarak çeşitli isimler önermişti: kendi ülkelerinin adını taşıyan japonium, “Japonya’da modern fizik araştırmalarının kurucu babası” Japon fizikçi Yoshio Nishina’nın adını taşıyan nishinanium ve enstitünün adını taşıyan rikenium. Ülkenin isminin verilmesi açık ara farkla talep görmüştü ancak daha sonra Amerikalıların II. Dünya Savaşı sonrası Japonlarla Jap diyerek aşağılaması sebebiyle japonium değil de ülkenin Japoncadaki adı olan Nihon’dan gelen nihonyum adının verilmesi kararı alındı. Mart 2016’da Morita, Nh sembolüyle “nihonyum” adını IUPAC’a önerdi. İsim resmi olarak 28 Kasım 2016’da onaylandı. Böylece bir element daha periyodik tabloya girmiş oldu.
Bu bölüme konu aldığımız son elementimiz ise flerovyum. Flerovyumun, daha keşfedilmeden önce 1940’lı yıllarda yapılan hesaplamalarda bir stabilite adasında bulunduğu ortaya çıkmıştı. Yani diğer uranyum ötesi elementlerin aksine 114 atom numaralı element bozunmadan bir süre gözlemlenebilecekti. Flerovyumun ilk belirtisi, Aralık 1998’de Rusya’nın Dubna kentindeki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü’nde Yuri Oganessian liderliğindeki bir ekip tarafından bulundu. Dubna ekibi, plütonyum-244 hedefini hızlandırılmış kalsiyum-48 çekirdekleriyle bombaladı. Bu reaksiyon daha önce denenmiş ancak başarısızlıkla sonuçlanmıştı; 1998’deki bu girişim için Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü, üretilen atomları daha iyi tespit edip ayırmak ve hedefi daha yoğun bir şekilde bombardıman etmek için tüm ekipmanlarını yenilemişti. 30,4 saniyelik ömrü olan alfa bozunması yapan bir flerovyum atomu tespit edildi. Ölçülen bozunma enerjisi 9,71 MeV idi ve bu da 2-23 saniyelik beklenen bir yarı ömür verdi. Bu gözlem flerovyum-289’a atandı ve Ocak 1999’da yayınlandı. Deney daha sonra tekrarlandı, ancak bu bozunma özelliklerine sahip bir izotop bir daha asla gözlemlenmedi, bu nedenle bu aktivitenin tam kimliği bilinmiyor. Berkeley ekibinden Glenn T. Seaborg Aralık 1997’deki bir röportajında “en uzun süreli ve en değerli hayallerinden biri, bu sihirli elementlerden birini görmek” olduğunu söylemişti. Dubna’da element 114’ün keşfedildiği haberi gelince yine Berkeley ekibinden Albert Ghiorso hastanede yatan Seaborg’a bu haberi vermek için yanına gitmişti. Ghiorso o günü şöyle anlatıyor: “Glenn’in bunu bilmesini istedim, bu yüzden yatağının başına gidip ona söyledim. Gözlerinde bir parıltı gördüğümü sandım, ama ertesi gün onu ziyarete gittiğimde beni gördüğünü hatırlamıyordu. Bir bilim adamı olarak, o felç geçirdiğinde ölmüştü.” Seaborg bu olaydan 2 ay sonra 25 Şubat 1999’da hayatını kaybetti. Mart 1999’da, Dubna ekibi plütonyum-244 hedefini plütonyum-242 ile değiştirerek diğer flerovyum izotoplarını üretti. Sonuç olarak, her biri 5,5 s yarılanma ömrü ile alfa bozunumu gösteren iki flerovyum atomu üretildi. Bunlar flerovyum-278 olarak etiketlendirildi. Bu aktivite de bir daha görülmedi ve hangi çekirdeğin üretildiği belirsizdir. Fleroviumun keşfi, Dubna ekibinin 1998’deki ilk reaksiyonu Haziran 1999’da tekrarlamasıyla kesinleşti. Bu sefer, iki flerovyum atomu üretildi. Bunlar, 1998’deki sonuçtan farklı olarak 2,6 s yarılanma ömrü ile alfa bozunumu geçirdi. Bu aktivite, flerovyum-289’dan geldiği varsayılan önceki gözlemlerle ilgili karışıklık nedeniyle, başlangıçta yanlışlıkla flerovyum-288’e atfedildi. Aralık 2002’de yapılan daha ileri çalışmalar, nihayet Haziran 1999’daki atomların yeniden flerovyum-289’a atanmasını sağladı. Flerovium-286 ve 287’nin keşfi, Ocak 2009’da Berkeley’de doğrulandı. Bunu, Temmuz 2009’da Almanya’daki GSI tarafından flerovyum-288 ve 289’un doğrulanması izledi. 2011 yılında IUPAC, Dubna ekibinin 1999-2007 yılları arasındaki deneylerini değerlendirdi. Erken verilerin kesin olmadığını belirlediler, ancak 2004-2007 yılları arasındaki sonuçları flerovyum olarak kabul ettiler ve elementin keşfedildiği resmi olarak tanındı. Dubna ekibi, Sovyet fizikçi Georgy Flerov’un adını taşıyan Rusya’nın Flerov Nükleer Reaksiyonlar Laboratuvarı’ndan esinlenerek flerovyum ismini seçti ve bu isim IUPAC tarafından kabul edildi.
İşte bu; bilimsel rekabetin ürünü olan dört element röntgenyum, kopernikyum, nihonyum ve flerovyumun hikayesidir. Böylece 34. Bölümün de sonuna gelmiş olduk. Bir sonraki bölümde görüşmek üzere!
Kaynakça:
S. Hofmann & V. Ninov & F.P. Heßberger & P. Armbruster & H. Folger & G. Münzenberg & H. J. Schött & A. G. Popeko & A. V. Yeremin & A. N. Andreyev & S. Saro & R. Janik & M. Leino, “The new element 111”, Zeitschrift für Physik, 1995
R. C. Barber & N. N. Greenwood & A. Z. Hrynkiewicz & Y. P. Jeannin & M. Lefort & M. Sakai & I. Ulehla & A. P. Wapstra & D. H. Wilkinson, “Discovery of the transfermium elements, Part II: Introduction to discovery profiles, Part III: Discovery profiles of the transfermium elements”, Pure and Applied Chemistry, 1993
P. J. Karol & H. Nakahara & B. W. Petley & E. Vogt, “On the discovery of the elements 110–112”, Pure Appl. Chem, 2001
S. Hofmann & F. P. Heßberger & D. Ackermann & G. Münzenberg & S. Antalic & P. Cagarda & B. Kindler & J. Kojouharova & M. Leino & B. Lommel & R. Mann & A. G. Popeko & S. Reshitko & S. Śaro & J. Uusitalo & A. V. Yeremin, “New results on elements 111 and 112”, European Physical Journal, 2002
P. J. Karol & H. Nakahara & B. W. Petley & E. Vogt, “On the claims for discovery of elements 110, 111, 112, 114, 116, and 118”, Pure Appl. Chem, 2003
John Corish and G. M. Rosenblatt, “Name and symbol of the element with atomic number 111”, Pure Appl. Chem, 2004
S. Hofmann & V. Ninov & F. P. Heßberger & P. Armbruster & H. Folger & G. Münzenberg & H. J. Schött & A. G. Popeko & A. V. Yeremin & S. Saro & R. Janik & M. Leino, “The new element 112”, Zeitschrift für Physik, 1996
K. Morita, “Decay of an Isotope 277112 produced by 208Pb + 70Zn reaction”, Exotic Nuclei: Proceedings of the International Symposium, 2004
Takayuki Sumita & Kouji Morimoto & Daiya Kaji & Hiromitsu Haba & Kazutaka Ozeki & Ryutaro Sakai & Akira Yoneda & Atsushi Yoshida & Hiroo Hasebe & Kenji Katori & Nozomi Sato & Yasuo Wakabayashi &, Shin-ichi Mitsuoka & Shin-ichi Goto & Masashi Murakami & Yoshiki Kariya & Fuyuki Tokanai & Keita Mayama & Mirei Takeyama & Toru Moriya & Eiji Ideguchi & Takayuki Yamaguchi & Hidetoshi Kikunaga & Junsei Chiba & Kosuke Morita, “New Result on the Production of277Cn by the208Pb +70Zn Reaction”, Journal of the Physical Society of Japan, 2013
Yu. Ts. Oganessian & V. K. Utyonkoy & Yu. V. Lobanov & F. Sh. Abdullin & A. N. Polyakov & I. V. Shirokovsky & Yu. S. Tsyganov & G. G. Gulbekian &, S. L. Bogomolov & J. B. Patin & K. J. Moody & J. F. Wild & M. A. Stoyer & N. J. Stoyer & D. A. Shaughnessy & J. M. Kenneally & R. W. Lougheed “Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am(48Ca,xn)291−x115”,. Physical Review, 2004
Kosuke Morita & Kouji Morimoto & Daiya Kaji & Takahiro Akiyama & Sin-ichi Goto & Hiromitsu Haba & Eiji Ideguchi & Rituparna Kanungo & Kenji Katori & Hiroyuki Koura & Hisaaki Kudo & Tetsuya Ohnishi & Akira Ozawa & Toshimi Suda & Keisuke Sueki & HuShan Xu & Takayuki Yamaguchi & Akira Yoneda & Atsushi Yoshida & YuLiang Zhao “Experiment on the Synthesis of Element 113 in the Reaction 209Bi(70Zn,n)278113”. Journal of the Physical Society of Japan, 2004
Kosuke Morita & Kouji Morimoto & Daiya Kaji & Hiromitsu Haba & Kazutaka Ozeki & Yuki Kudou & Takayuki Sumita & Yasuo Wakabayashi & Akira Yoneda & Kengo Tanaka & et al., “New Results in the Production and Decay of an Isotope, 278113, of the 113th Element”, Journal of the Physical Society of Japan, 2012
Yu. Ts. Oganessian & et al., “Synthesis of Superheavy Nuclei in the 48Ca + 244Pu Reaction”, Physical Review Letters, 1999
O. Sacks, “Greetings From the Island of Stability”, The New York Times, 8 February 2004
M. W. Browne, “Glenn Seaborg, Leader of Team That Found Plutonium, Dies at 86”, The New York Times, 27 February 1999
Yu. Ts. Oganessian & et al., “Synthesis of nuclei of the superheavy element 114 in reactions induced by 48Ca”, Nature, 1999
R. C. Barber & H. W. Gäggeler & P. J. Karol & H. Nakahara & E. Vardaci & E. Vogt, “Discovery of the element with atomic number 112 (IUPAC Technical Report)”, Pure and Applied Chemistry, 2009
R. C. Barber & H. W. Gäggeler & P. J. Karol & H. Nakahara & E. Vardaci & E. Vogt, “Discovery of the elements with atomic numbers greater than or equal to 113 (IUPAC Technical Report)”, Pure and Applied Chemistry, 2011
0 Yorum