Asteroidi ultradensi: potenziali contenitori di elementi pesanti oltre la tavola periodica

Asteroidi ultradensi: potenziali contenitori di elementi pesanti oltre la tavola periodica
Osmio, l’elemento naturalmente stabile più denso. (Immagini degli elementi (CC by 3.0).)

Alcuni asteroidi sono densi. Così densi, infatti, che potrebbero contenere elementi pesanti al di fuori della tavola periodica, secondo uno nuovo studio sulla densità di massa.

Il team di fisici dell’Università dell’Arizona afferma di essere stato motivato dalla possibilità di oggetti ultradensi compatti (CUDOs) con una densità di massa superiore all’osmio, l’elemento naturalmente più denso e stabile, con i suoi 76 protoni.

“In particolare, alcuni asteroidi osservati superano questa soglia di densità di massa. Degno di nota è l’asteroide 33 Polyhymnia”, scrive il team nel loro studio, aggiungendo che “dato che la densità di massa dell’asteroide 33 Polyhymnia è molto maggiore della densità di massa massima della materia atomica familiare, può essere classificato come un CUDO con una composizione sconosciuta.”

Il team ha esaminato le proprietà di potenziali elementi con numeri atomici (Z) superiori al numero atomico più alto nella tavola periodica attuale. Anche se l’osmio è l’elemento stabile più denso, elementi con numeri atomici più alti sono stati prodotti sperimentalmente.

L’oganessone, sintetizzato per la prima volta nel 2002 bombardamento californio-249 con atomi di calcio-48, ha un numero atomico di 118 ed è l’elemento più denso nella tavola periodica. Gli elementi verso la parte superiore della tavola tendono ad essere instabili, radioattivi e con emivite incredibilmente brevi.

Sono stati modellati elementi al di là della tavola periodica, con i fisici che ne prevedono le proprietà. Il team dell’Arizona ha fatto lo stesso utilizzando il modello relativistico di Thomas-Fermi dell’atomo, cercando di stimare la densità di massa degli elementi 110 Z e superiori.

Osservando gli elementi ancora all’interno della tavola periodica, non hanno trovato elementi con densità di massa sufficientemente elevate per spiegare ciò che è stato osservato dell’asteroide 33 Polyhymnia, anche se erano abbastanza stabili da essere considerati candidati.

“Tuttavia, gli elementi nell’altra isola teorica di stabilità nucleare vicino a Z = 164, che prevediamo di popolare valori di densità di massa tra 36,0 e 68,4 g/cm3, sono candidati ragionevoli”, ha scritto il team. “Se una parte significativa dell’asteroide fosse fatta di questi metalli superpesanti, è plausibile che la densità di massa superiore possa essere vicina al valore misurato sperimentalmente.”

“I nostri risultati sulla densità di massa ci permettono di ipotizzare che se gli elementi superpesanti sono sufficientemente stabili, potrebbero esistere nei nuclei di asteroidi densi come il 33 Polyhymnia”, ha aggiunto il team nel documento.

Anche se preliminari, è comunque entusiasmante per chiunque, dalle persone con un vago interesse per la fisica ai tech bros con piani per l’estrazione spaziale.

“Tutti gli elementi superpesanti – quelli altamente instabili così come quelli semplicemente non osservati – sono stati raggruppati insieme come ‘unobtainium’”, ha aggiunto Jan Rafelski, autore dello studio, in un comunicato stampa. “L’idea che alcuni di questi possano essere abbastanza stabili da essere ottenuti dal nostro Sistema Solare è affascinante.”

Lo studio è pubblicato in The European Physical Journal Plus.

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