Dubnio

La mayoría de los núclidos superpesados se desintegran en fracciones de segundo. Sin embargo, el dubnio-268 contiene ciento sesenta y tres neutrones, aproximándose a la capa de nucleones mágicos deformados N=162. Esta simetría cuántica nuclear estabiliza fuertemente el núcleo frente a la fisión espontánea, extendiendo su semivida hasta casi treinta horas. Su prolongada supervivencia lo convierte en el núclido idóneo para experimentos químicos complejos de disolución y separación acuosa.

Cuando se forma un átomo de dubnio en un acelerador, hay que llevarlo rápidamente hasta el aparato de medición antes de que se desintegre. Para ello, una corriente de gas puede arrastrar los átomos hasta la zona de análisis. Allí se estudia su comportamiento químico o se registra su desintegración radiactiva. El sistema debe funcionar con rapidez porque solo se producen cantidades minúsculas.

Los cálculos de química cuántica relativista predecían que el pentacloruro de dubnio (DbCl₅) sería considerablemente menos volátil que el pentacloruro de tántalo o niobio debido a la contracción del orbital 7s y la mayor polarizabilidad del átomo pesado. Experimentos de termocromatografía en columnas de cuarzo confirmaron que el cloruro de dubnio se condensa a temperaturas más altas que sus homólogos más ligeros, validando que los efectos relativistas modifican las fuerzas intermoleculares de enlace.

Para producir dubnio se necesita un acelerador que dirija núcleos atómicos contra un blanco de otro elemento. Si los núcleos llegan a fusionarse, puede formarse un núcleo de dubnio, pero la probabilidad es muy baja. Los experimentos requieren haces intensos, blancos preparados con precisión y detectores sensibles que identifiquen las desintegraciones posteriores. Incluso en instalaciones especializadas, solo se obtienen cantidades minúsculas.

Según la regla habitual de la tabla periódica, un elemento debería parecerse más al elemento situado justo encima de él (el tántalo). Sin embargo, en los primeros experimentos químicos con átomos individuales de dubnio en disolución, se descubrió que sus iones se comportaban de forma más parecida al niobio. La atracción relativista de su enorme núcleo cambia la posición de sus electrones exteriores, modificando sus preferencias químicas.

El sistema automatizado SISAK recoge el átomo de dubnio expulsado del acelerador y lo disuelve en una corriente continua de ácido acuoso. En microcentrífugas líquidas de alta velocidad, la fase acuosa se mezcla íntimamente durante un segundo con un disolvente orgánico inmiscible que contiene agentes extractantes como aminas o éteres corona. Separando las dos fases a velocidad supersónica, los detectores de centelleo líquido determinan en cuál de las dos fases migró el átomo individual de dubnio.

Cuando se sintetizan elementos superpesados impares como el moscovio-288 (115) o el nihonio-284 (113) en colisiones con calcio-48, estos núcleos pierden partículas alfa de forma sucesiva en una cascada de desintegración en cadena. Tras cuatro o cinco emisiones alfa consecutivas, la cadena se detiene en el dubnio-268, que tiene una semivida de más de un día. La identificación inequívoca del dubnio-268 y su fisión final demuestra la creación de los elementos progenitores.