Roberta De Carolis Alcune misurazioni compiute su campioni di asteroidi suggeriscono la possibilità che questi contengano elementi chimici sconosciuti sulla Terra, quindi non inclusi nella Tavola Periodica. La ricerca sostiene in particolare la presenza di materiali ultradensi e quindi con numeri atomici superiori al limite degli elementi terrestri conosciuti
©buradaki/123rf
Alcuni asteroidi mostrano densità superiori a quelle di qualsiasi elemento noto esistente sulla Terra: ciò suggerisce che siano almeno in parte composti da tipi sconosciuti di materia “ultradensa” che non possono essere studiati dalla fisica convenzionale. Lo suggerisce una ricerca guidata dall’ Università dell’Arizona (Tucson, USA).
Tale densità elevata implicherebbe, in pratica, l’esistenza di elementi chimici superpesanti, ovvero con numero atomico (Z) superiore al limite dell’attuale Tavola Periodica. I ricercatori hanno ottenuto il risultato simulando le proprietà di tali elementi con il modello Thomas-Fermi della struttura atomica, concentrandosi in particolare sull’ipotesi di Z=164 con ulteriori estensioni che includono tipi più esotici di materiale ultradenso.
Si definiscono elementi superpesanti quelli con alto numero atomico, quindi quelli con un numero molto elevato di protoni, generalmente con Z>104. A loro volta tali elementi sono classificati in due gruppi, quelli con numero atomico compreso tra 105 e 118, ottenuti sperimentalmente ma radioattivi e instabili con emivite molto brevi (quindi, solo di interesse accademico e di ricerca), e quelli con Z>118, in realtà non ancora osservati, anche se per alcuni di essi sono state previste proprietà.
I calcoli dimostrano in particolare, l’esistenza di un’“isola di stabilità nucleare” a circa Z=164. E poiché, in generale, la densità degli elementi tende ad aumentare con la loro massa atomica, ci si può aspettare che questi elementi superpesanti siano anche estremamente densi.
L’elemento stabile più denso della Tavola Periodica è l’osmio (Z=76), la cui densità è 22.59 g/cm3, circa il doppio di quella del piombo. Gli oggetti – tipicamente corpi astronomici – con densità superiori a quella sono considerati “oggetti ultradensi compatti”.
L’esempio più estremo conosciuto è l’asteroide denominato 33 Polyhymnia, che si trova nella fascia principale tra Marte e Giove, la cui densità calcolata è pari a circa 75 g/cm3: per questo i ricercatori ipotizzavano che Polyhymnia e oggetti astronomici simili possano essere composti da elementi superiori a Z = 118, possibilmente con altri tipi di materia ultradensa.
I calcoli dei ricercatori hanno poi confermato la previsione secondo cui gli atomi con circa 164 protoni nel nucleo potrebbero essere davvero stabili e, inoltre, hanno suggerito che un elemento stabile con Z=164 avrebbe una densità compresa tra 36,0 e 68,4 g/cm3, un intervallo che si avvicina al valore atteso per l’asteroide Polyhymnia.
E non finisce qui: infatti, poiché il loro modello utilizzava la distribuzione della carica nel nucleo atomico come uno dei suoi input, lo stesso potrebbe essere esteso per simulare sostanze ancora più esotiche, inclusa la materia alfa, un condensato composto interamente da nuclei di elio isolati (particelle alfa).
L’idea che alcuni asteroidi possano essere composti da materiali sconosciuti sulla Terra sta ulteriormente motivando i potenziali “minatori spaziali” che pianificano da tempo di sfruttare i metalli preziosi, compreso l’oro, che si prevede si trovino vicino alla superficie di altri.
Tutti gli elementi superpesanti, quelli altamente instabili così come quelli che semplicemente non vengono osservati, sono stati raggruppati insieme come ‘unobtainium’ (termine che si riferisce ad un materiale inaccessibile, N.d.R.) – conclude Rafelski – L’idea che alcuni di questi potrebbero essere sufficientemente stabili da poter essere ottenuti dall’interno del nostro Sistema Solare è entusiasmante
Il lavoro è stato pubblicato su EPJ Plus.
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Fonti: Springer Link / EPJ Plus
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