Ununquadium

L'ununquadium est le nom provisoire attribué par l'UICPA à l'élément chimique de numéro atomique 114 (symbole provisoire Uuq), parfois encore appelé eka-plomb (« en dessous du plomb » dans le tableau périodique des éléments) en référence à la désignation provisoire des éléments par Dmitri Mendeleïev avant qu'ils ne soient isolés et nommés, et généralement élément 114 dans la littérature scientifique.

Formellement classé dans la série des métaux pauvres, il n'aurait en fait aucunement des propriétés chimiques similaires à celles du plomb mais au contraire un comportement de gaz rare induit par une configuration électronique modifiée par des effets quantiques de couplage spin-orbite et d'électrodynamique quantique.

Selon la théorie MM (Microscopic-Macroscopic) décrivant le noyau atomique, son isotope Uuq, avec le « nombre magique » de 184 neutrons, pourrait être au centre d'un îlot de stabilité prédit par le modèle en couches de la structure nucléaire des atomes.

L'observation de l'élément 114 n'est pas encore validée par l'UICPA, mais la reconnaissance par celle-ci de la caractérisation de l'élément 112 (copernicium, de symbole Cn) implique de facto la validation des données expérimentales relatives à l'élément 114 à travers la chaîne de désintégrations:

Une équipe de l'Institut unifié de recherches nucléaires (JINR) à Doubna en Russie a publié en janvier 1999 avoir bombardé une cible de plutonium 244 avec des ions calcium 48, produisant un unique atome identifié comme du 114 avec une désintégration α à 9,67 MeV en 30 s. Cette observation n'a toutefois pas pu être renouvelée, et on suppose qu'il pourrait s'agir d'un isomère métastable 114.

La même équipe a publié en juillet 1999 avoir remplacé la cible de plutonium 244 par du plutonium 242 afin de produire d'autres isotopes et obtenu deux atomes de 114 avec une désintégration α à 10,29 MeV en 5,5 s. Là encore, l'observation n'a pu être renouvelée, et on l'attribue à un possible isomère métastable 114.

La synthèse à présent confirmée des premiers noyaux d'ununquadium a été réalisée en juin 1999 lorsque la même équipe a repris l'expérience réalisée avec le plutonium 244 : deux atomes de l'élément 114 ont été à nouveau produits, avec une désintégration α à 9,82 MeV en 2,6 s. Cette observation a été attribuée dans un premier temps à du 114 en raison des observations précédentes, mais une analyse approfondie a permis de l'attribuer de façon certaine à du 114.

La période radioactive théorique de la désintégration α des isotopes de l'élément 114 sont conformes aux observations. L'isotope Uuq aurait une période radioactive théorique de 17 jours.

La synthèse du 112, publiée en mai 2009, est venue confirmer indirectement les résultats obtenus précédemment sur le 114 (ainsi que sur le 116).

Le tableau ci-dessous résume l'état de l'art en matière de production d'isotopes de l'élément 114 :

Des expériences assez complexes d'adsorption de l'ununquadium 287 sur de l'or ont été réalisée au printemps 2007 par des équipes du Flerov Laboratory for Nuclear Reactions (FLNR, au sein du JINR à Dubna, en Russie) et de l'Institut Paul Scherrer (PSI, dans le canton d'Argovie, en Suisse), qui ont suggéré un comportement en accord avec celui attendu pour un gaz rare volatil; ces résultats viennent appuyer des études théoriques indiquant que l'ununquadium pourrait avoir le comportement d'un gaz rare en raison d'effets relativistes dans son cortège électronique qui en modifieraient la configuration.

La théorie MM (Microscopic-Macroscopic) décrivant la structure nucléaire suggère de rechercher l'hypothétique « îlot de stabilité » autour du nucléide Uuq, qui serait « doublement magique » avec 114 protons et 184 neutrons. Cela pousse à créer des isotopes d'ununquadium plus riches en neutrons que ceux synthétisés jusqu'à présent, qui demeurent très instables et se désintègrent par fission spontanée (produisant une variété de radionucléides), désintégration α, émission de positon ou capture électronique (donnant de l'ununtrium). La difficulté est alors de trouver la combinaison de l'ion lourd et de la cible qui permettra de synthétiser un noyau comportant exactement 184 neutrons pour 114 protons : il faudrait par exemple utiliser des ions calcium 50 sur une cible plutonium 248 pour avoir le compte juste, ce qui n'est pas envisageable compte tenu de l'extrême difficulté à obtenir des quantités suffisantes de Ca et surtout de Pu. L'idée alternative serait alors de procéder à la quasi-fusion de noyaux massifs, en misant sur le caractère stabilisateur des couches nucléaires saturées qui tendrait à orienter les réactions nucléaires vers la production de noyaux « doublement sphériques », via par exemple la réaction :

dans laquelle les nucléides Uuq et Ca sont « doublement magiques » — du moins si 114 est bien un nombre magique de protons dans un noyau ayant 184 neutrons comme l'affirme la théorie MM.