Μπερκέλιο: άμα το δεις…

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο μπερκέλιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μάς ξεναγεί και σε μιαν άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.

Οταν έφθανε στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ ο 27χρονος καθηγητής Φυσικής Ερνεστ Ορλάντο Λόρενς, το καλοκαίρι του 1928, είχε πεισθεί να αφήσει πίσω του μια αντίστοιχη θέση στο φημισμένο Γέιλ γιατί είχε την όρεξη να δουλέψει όχι απομονωμένος από τους συναδέλφους του των άλλων επιστημών αλλά, αντίθετα, σε άμεση συνεργασία με χημικούς, βιολόγους και μηχανικούς, κάτι που δεν συνηθιζόταν τότε παντού.

Και ήξερε ακριβώς τι ήθελε να φτιάξει: μια συσκευή όπου πρώτα διάφορα φορτισμένα σωματίδια θα επιταχύνονταν ακολουθώντας επίπεδες σπειροειδείς τροχιές κάτω από την επίδραση τεράστιων μαγνητών και όταν θα είχαν αποκτήσει την κατάλληλη ορμή θα αφήνονταν να ακολουθήσουν ευθύγραμμη τροχιά, όπως κάνει ο δισκοβόλος μετά τις απαραίτητες περιστροφές, για να πέσουν επάνω σε πυρήνες-στόχους και από τη σύγκρουση να προκύψουν νέα αξιοπρόσεκτα άτομα και ανεξάρτητα στοιχειώδη σωμάτια. Η συσκευή ονομάστηκε κύκλοτρον. Από τις γνωριμίες του κατάφερνε να αποκτά ακριβώς ό,τι χρειαζόταν. Ενας καθηγητής χημικός του προμήθευσε δευτέριο, ιδανικό τότε βλήμα για τους αντίστοιχους στόχους, και ένας μηχανικός μαγνήτη 80 τόνων, απαραίτητο για την επιτάχυνση και την καθοδήγηση των σωματιδίων. Το πρώτο λοιπόν κύκλοτρον είχε διάμετρο μόλις 5 ίντσες (= 12,5 εκατοστά) και έδινε στην έξοδο σωματίδια με ενέργεια γύρω στα 80.000 eV (ηλεκτρόνιο-βολτ). Η συνέχεια δικαίωσε τον Λόρενς σε όλα. Περισσότεροι επιστήμονες από διάφορες ειδικότητες συνεργάστηκαν, χημεία και βιολογία ωφελήθηκαν πολλαπλά, ο ίδιος το 1939 τιμήθηκε με το Νομπέλ Φυσικής ακριβώς για το μηχάνημα που είχε προωθήσει, αν και η αρχική ιδέα ανήκε σε έναν νορβηγό μηχανικό, και τη χρονιά εκείνη εγκαινιάστηκε ένα κύκλοτρον που μόνο ο μαγνήτης του ζύγιζε πλέον 220 τόνους. Στην επόμενη δεκαετία το κύκλοτρον αποδείχθηκε πως ήταν και μια μηχανή που «γεννούσε» βραβεία Νομπέλ. Διότι η ύπαρξη αρκετών χημικών στοιχείων αποδείχθηκε χάρη σ’ αυτήν. Στις 19 Δεκεμβρίου 1949 οι Τόμσον, Γκιόρσο και Σίμποργκ, βομβαρδίζοντας 7 χιλιοστά του γραμμαρίου από καθαρό αμερίκιο-241 με ιόντα ηλίου για αρκετές ώρες και περνώντας τον στόχο από την καθιερωμένη ήδη και τότε επεξεργασία με το όνομα «ανταλλαγή ιόντων», κατάφεραν να δημιουργήσουν μια μικρή ποσότητα από το νέο στοιχείο που ονομάστηκε τελικά μπερκέλιο-243 με χρόνο ημιζωής μόλις 5 ωρών.

Χρειάστηκε να περάσουν εννέα ακόμη χρόνια για να έχουν δημιουργηθεί μερικά εκατομμυριοστά του γραμμαρίου και να μπορούν να βλέπουν πώς φαίνεται αυτό το στοιχείο κάτω από το ηλιακό φως. Το 1962, σχεδόν 20 χρόνια μετά, είχαμε και την πρώτη ένωση, το διοξείδιο του μπερκελίου (BkO₂).

Είναι φανερό ότι το 1949 οι ερευνητές των χημικών στοιχείων που δεν είχαν ακόμη βρεθεί ήξεραν σίγουρα και ακριβώς τη θέση όσων στοιχείων έψαχναν. Ετσι δημιουργώντας κυριολεκτικά το νέο στοιχείο οι τρεις επιστήμονες το τοποθέτησαν κάτω από το στοιχείο τέρβιο. Αυτό όμως είχε πάρει το όνομά του από την τοποθεσία Ytterby, λίγο πιο έξω από τη Στοκχόλμη, την πρωτεύουσα της Σουηδίας. Ετσι θεώρησαν φυσικό το να ονομαστεί το… τέκνο του κυκλότρου από την πόλη όπου δημιουργήθηκε. Και η πόλη αυτή της Καλιφόρνιας είχε πάρει το όνομά της από έναν διάσημο ιρλανδό επίσκοπο, τον Τζορτζ Μπέρκλεϊ, γεννημένο το 1685 στην ιρλανδική πόλη Κίλκενι.

Αριθμοί κυκλοφορίας

Ατομικός αριθμός: 97

Ατομικό βάρος: 247,1

Σημείο τήξης: 1.047^οC

Σημείο ζέσεως: δεν έχει διευκρινιστεί

Πυκνότητα: 14,78 g/cm³

Αριθμός ισοτόπων: 20

Μερικά από τα ισότοπα του μπερκελίου που εμφανίζονται μέσω της σύλληψης νετρονίων έχουν μικρούς χρόνους ημιζωής, ακόμη και μερικά μικροδευτερόλεπτα. Αντίθετα, το μακροβιότερο είναι το μπερκέλιο-247 με χρόνο ημιζωής 1.380 χρόνια, ενώ αυτό που παράγεται πιο πολύ σε πυρηνικούς αντιδραστήρες βομβαρδίζοντας πλουτώνιο-239 με νετρόνια είναι το μπερκέλιο-249 με χρόνο ημιζωής 330 ημέρες.

Δεν έχουμε και πολλά μαζί του, αφού είναι τόσο δυσεύρετο έξω από τα εξειδικευμένα εργαστήρια και τις πυρηνικές εγκαταστάσεις, ενώ ακόμη πιο δύσκολα δημιουργείται. Ευτυχώς, δηλαδή, που τα πράγματα έχουν έτσι διότι είναι επικίνδυνα ραδιενεργό αν το συναντούσες σε ποσότητα. Είναι όμως ένα από τα πιο σπάνια, ίσως και το σπανιότερο στοιχείο, επάνω στη Γη.

Πρόκειται για μεταλλικό ραδιενεργό στοιχείο που ανήκει στην ομάδα των ακτινιδών και ειδικότερα στα λεγόμενα υπερουράνια στοιχεία, δηλαδή στοιχεία που είναι στον πίνακα μετά το στοιχείο ουράνιο. Χαρακτηριστικό τους γνώρισμα είναι το ότι όλα συμπεριφέρονται ως ραδιενεργά. Επίσης ανακαλύφθηκε η πιθανότητα ύπαρξής τους πρώτα μέσα στο εργαστήριο και αργότερα διατυπώθηκε η άποψη ότι πρέπει να προέκυψαν κάποτε και αυθόρμητα μέσα από πυρηνικές συλλήψεις νετρονίων και εκπομπή ακτινοβολίας-β. Τέλος, ο χρόνος ημιζωής τους δείχνει μια σαφή τάση μείωσης καθώς απομακρυνόμαστε από το ουράνιο πηγαίνοντας προς μεγαλύτερους ατομικούς αριθμούς. Ολα αυτά παράγονται δύσκολα και η τιμή τους αυξάνεται επίσης καθώς αυξάνεται ο ατομικός τους αριθμός.

Σήμερα το μπερκέλιο, από ό,τι τουλάχιστον είναι γνωστό σε σχέση με την ανοιχτή επιστήμη, υπάρχει σε μικροποσότητες και χρησιμοποιείται στην έρευνα. Το ισότοπο μπερκέλιο-249 με τις 330 ημέρες χρόνο ημιζωής προσφέρεται ως στόχος για τη σύνθεση και στη συνέχεια τη μελέτη βαρύτερων ατόμων.

Απορίες λογικές και μη

Ναι, και μάλιστα αυτό κοντά στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας έχει φθάσει σε διάμετρο 88 ιντσών (από τις 5 ίντσες που ήταν το πρώτο) με πρωτόνια σε ενέργειες ως και 55 εκατομμύρια eV και δευτέριο 65 eV.

Ο George Berkeley (Μπάρκλεϊ στα αγγλικά και Μπέρκλι όταν προφέρουν το όνομά του στην Καλιφόρνια), ένα είδος πανεπιστήμονα, που γνώριζε μάλιστα πολύ καλά τα ελληνικά και είχε μελετήσει αρκετά την πλατωνική φιλοσοφία, το 1728 πήγε στις Ηνωμένες Πολιτείες και επέστρεψε στην Αγγλία το 1731 προλαβαίνοντας να εντυπωσιάσει και εκεί τους ανθρώπους. Διότι φιλοσοφικά μπορεί να πρέσβευε ότι τα διάφορα αντικείμενα που μας περιβάλλουν είναι μόνο ιδέες του μυαλού μας αλλά είχε και το σθένος να αμφισβητεί τα περί απολύτου χώρου και χρόνου όπως είχαν διατυπωθεί από τον Ισαάκ Νεύτωνα ώστε θεωρήθηκε κάποια στιγμή πρόδρομος των Αϊνστάιν και Μαχ.

Οχι κι έτσι. Πριν από 1,8 δισ. χρόνια, στους λεγόμενους «φυσικούς αντιδραστήρες», που βρίσκονται στο Οκλο της σημερινής Γκαμπόν, στην αφρικανική ήπειρο, 16 γεωλογικοί σχηματισμοί, λειτουργώντας χωρίς φυσικά την παρέμβαση κάποιου ζωντανού οργανισμού, σαν να επρόκειτο για κάποιους πρωτόγονους πυρηνικούς αντιδραστήρες, μέσα από γεωλογικές διαδικασίες που συνέβησαν με τη μεσολάβηση του ουρανίου, κατέληξαν να δώσουν και μερικά από τα λεγόμενα υπερουράνια στοιχεία, με ατομικούς αριθμούς από 93 (ποσειδώνιο) ως 103 (λωρένσιο), όπως αναφέρθηκε πριν. Αρα μέσα σε αυτά ήταν και το μπερκέλιο, οπότε μπορούμε να φανταζόμαστε ότι κάποτε είχε και αυτό τα… κάποια λεπτά δημοσιότητας που του αναλογούν στο «γήινο θέατρο».