Livermorium

Le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), en Californie, a collaboré étroitement pendant plus de vingt ans avec l’Institut de Doubna, en fournissant des cibles nucléaires d’actinides purifiées et des détecteurs de pointe. En 2012, l’IUPAC a approuvé le nom livermorium pour l’élément 116, en hommage à la ville de Livermore et au laboratoire américain, pour leur rôle moteur à l’échelle internationale dans la recherche et la synthèse des éléments superlourds.

Le livermorium appartient au groupe 16, sous le polonium. Les calculs théoriques indiquent que, sous l’effet des effets relativistes, certains de ses électrons externes pourraient participer moins facilement aux liaisons. Cela pourrait favoriser l’état d’oxydation +2 par rapport aux états plus élevés, courants chez les éléments plus légers du groupe. Toutefois, la chimie du livermorium n’a pas été suffisamment étudiée pour confirmer expérimentalement ces prédictions.

Contrairement à l’oxygène gazeux et au soufre non métallique, les éléments du groupe 16 deviennent nettement plus métalliques à mesure que l’on descend dans le tableau périodique. Les modèles théoriques de chimie de l’état solide prédisent que le livermorium solide cristalliserait dans un réseau métallique dense, avec une masse volumique proche de 13 grammes par centimètre cube, et se comporterait comme un métal de transition lourd à l’éclat argenté.

Les sections efficaces de fusion nucléaire permettant de créer du livermorium sont de l’ordre du picobarn, ce qui nécessite des intensités de faisceau dix fois supérieures aux valeurs actuelles. Les centres de recherche nucléaire de Doubna et de RIKEN ont installé des accélérateurs de nouvelle génération équipés de cavités radiofréquence et d’aimants supraconducteurs capables de fournir des centaines de milliers de milliards d’ions par seconde. Cela permet d’explorer des isotopes de l’élément 116 ayant une durée de vie plus longue et davantage de neutrons.

Pour créer l’élément 116 par collision avec du calcium 48, qui possède 20 protons, il fallait une cible contenant exactement 96 protons : le curium. L’isotope curium 248 a été produit dans le réacteur à haut flux de neutrons isotopiques d’Oak Ridge en irradiant du plutonium pendant plusieurs années. Sa masse élevée apportait les neutrons nécessaires pour que le noyau composé survive à la collision sans être détruit par une fission spontanée immédiate.

En physique des éléments superlourds, les nouveaux noyaux sont identifiés en suivant leur « arbre généalogique » radioactif. Lorsque les scientifiques ont créé du livermorium 293 en 2000, ils ont observé que ce noyau émettait une particule alpha après quelques millisecondes et se transformait directement en flérovium 289. Cette séquence expérimentale a confirmé simultanément, de manière concluante, la synthèse et les propriétés nucléaires des deux éléments.

Les isotopes connus du livermorium se désintègrent très rapidement et seuls quelques atomes sont produits. Il est donc difficile de les transporter jusqu’aux équipements, de les faire réagir avec d’autres substances et d’enregistrer le résultat avant leur disparition. Pour l’instant, la plupart des propriétés chimiques qui lui sont attribuées proviennent de calculs théoriques et de comparaisons avec les autres éléments du groupe.