Moscovium

L’Institut unifié de recherches nucléaires (JINR) est situé à Doubna, sur les rives de la Volga, dans la région administrative de l’oblast de Moscou. Pour commémorer plus d’un demi-siècle de découvertes pionnières d’éléments transuraniens et transactinides dans ses installations, des scientifiques russes et américains ont proposé le nom « moscovium ». L’IUPAC l’a ratifié en 2016, inscrivant ainsi la région historique de Moscou dans le tableau périodique.

L’élément 115 est apparu dans des récits populaires évoquant de prétendus systèmes de propulsion extraterrestres avant que sa synthèse en laboratoire ne soit confirmée. Toutefois, ces affirmations ne reposaient sur aucune preuve scientifique. Le véritable moscovium est un élément superlourd produit atome par atome, radioactif et de très courte durée de vie. Il n’a pas été démontré qu’il permettait d’obtenir une énergie extraordinaire ni qu’il possédait les propriétés décrites dans ces récits.

Il est impossible de rassembler un échantillon de moscovium visible, car cet élément est produit atome par atome et ses isotopes se désintègrent rapidement. On n’a donc pas pu observer directement comment un morceau de cet élément réagirait avec l’air ou l’eau. Les scientifiques utilisent des calculs théoriques et des comparaisons avec les autres éléments du groupe pour estimer son comportement, mais ces prédictions ne constituent pas des observations directes.

Avec une période radioactive d’à peine 600 millisecondes, l’atome de moscovium doit être extrait de la cible de réaction, ralenti dans de l’hélium gazeux à pression atmosphérique, transporté dans un capillaire millimétrique de dix mètres de long et injecté dans une cellule de détection en moins de 200 millisecondes. Les chimistes nucléaires utilisent des flux gazeux laminaires à vitesse supersonique pour réaliser la réaction chimique avant que l’atome ne se désintègre.

Chez les éléments plus légers du groupe 15, comme le phosphore, l’arsenic ou le bismuth, les états d’oxydation dominants sont +3 et +5, en raison de la participation de leurs trois électrons p. Chez le moscovium, le dédoublement relativiste dû au couplage spin-orbite sépare la sous-couche 7p en deux niveaux quantiques : le niveau 7p₁/₂ rempli, qui contient deux électrons, et l’orbitale 7p₃/₂ déstabilisée, qui ne contient qu’un seul électron. Cet électron isolé est facilement arraché, ce qui favorise fortement l’état monovalent Mc⁺.

L’américium 243 possède 95 protons et 148 neutrons. Lorsqu’il entre en collision avec des projectiles de calcium 48 doublement magique, qui possèdent 20 protons, la somme exacte donne 115 protons. Cette combinaison nucléaire présente une section efficace de fusion particulièrement favorable par rapport à celles d’autres transactinides, ce qui a permis aux laboratoires de Doubna et d’Allemagne de produire plus d’une centaine d’atomes de moscovium au cours de différentes expériences.

Lorsqu’un noyau de moscovium 288 est créé dans la cible du cyclotron, il déclenche une cascade radioactive de très haute énergie : il émet une particule alpha en deux dixièmes de seconde et se transforme en nihonium 284. Celui-ci se désintègre à son tour par émission alpha en roentgenium 280, puis en meitnérium 276, en bohrium 272 et enfin en dubnium 268. Cette séquence ininterrompue de cinq transmutations alpha se termine par la fission du dubnium après une survie de plus de vingt-quatre heures.