Dalla Tavola Periodica alla sintesi degli Elementi Superpesanti: un viaggio nella enciclopedia piu’ concisa al mondo

La Tavola Periodica e’ un riassunto ordinato delle proprieta’ degli elementi che si trovano sulla crosta terrestre, ma anche di quelli che sono stati prodotti artificialmente mediante reazioni nucleari. L’intuizione che gli elementi potessero avere delle proprieta’ comuni e che queste potessero ripetersi periodicamente al crescere del numero atomico e’ dovuta a Dmitrij Mendeleev. Una delle domande piu’ attuali della fisica moderna e’: quanti elementi possono esistere e quali sono le loro proprieta’ chimiche?

La produzione di elementi artificiali piu’ pesanti dell’Uranio (Z=92) e’ iniziata con Fermi alla meta' degli anni ’30 e continua ancora oggi con grande fermento per stabilire i limiti della tavola periodica e della periodicita’ delle proprieta’ degli elementi. L’elemento piu’ pesante che sia stato mai sintetizzato e’ l’Oganesson (Og, Z=118) prodotto con una reazione di fusione nucleare tra nuclei di ⁴⁸Ca e di ²⁴⁹Cf. Gli elementi con Z > 103 sono detti superpesanti. Esperimenti avanzati stanno tentando di produrre elementi superpesanti con Z=119 e Z=120. La teoria della struttura nucleare che va sotto il nome di modello a shell prevede che i nuclei con 184 neutroni e 114 protoni siano stabili, mentre la teoria delle proprieta’ atomiche degli elementi prevede che a Z=118, elemento che e’ stato collocato nella colonna degli elementi nobili (gruppo 18), che termina il settimo periodo, si dovrebbe assistere alla perdita della periodicita’ per effetto delle correzioni relativistiche al moto degli elettroni.

Gli studenti del Liceo “Don Milani” di Gragnano (Napoli) hanno partecipato alla iniziativa di outreach “A scuola di particelle”, un progetto promosso dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, in collaborazione con il Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” dell’Universita’ Federico II di Napoli, gli Istituti SPIN, ISASI e INO del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) e dall’Osservatorio Astronomico di Capodimonte (INAF), studiando la Tavola Periodica, le proprieta’ fondamentali dei nuclei atomici, e le tecniche per la produzione degli elementi superpesanti. A conclusione del loro percorso formativo, gli studenti hanno partecipato alla manifestazione conclusiva tenutasi il 25 Maggio 2021, presentando il cortometraggio originale “Elemental Fiction” che descrive un viaggio nella tavola periodica, dalla idea originale di Dmitrij Mendeleev fino alla produzione degli elementi superpesanti ad opera di Yuri Oganessian, definendo autonomamente soggetto, sceneggiatura e dialoghi. Per questo cortometraggio sono stati insigniti del premio della giuria. Gli studenti vedranno pertanto pubblicato il loro elaborato sul GIORNALE DI FISICA edito dalla Societa’ Italiana di Fisica. Il cortometraggio e’ visibile al link https://www.youtube.com/watch?v=YJ4YUqNtxek (con sottotitoli in Inglese)