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L’élément le plus lourd du monde se révèle plus étrange que prévu

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Une équipe de chercheurs américains, néo-zélandais et norvégiens s’est récemment appuyée sur des simulations informatiques pour prédire plusieurs caractéristiques de l’oganesson, l’élément le plus lourd du tableau périodique. Et il s’avère que celui-ci est encore plus étrange que prévu.

En 2002, un groupe de chercheurs américains et russes réussissait à créer un atome d’oganesson, l’élément le plus lourd du tableau périodique (son noyau est composé de 118 protons). Nommé d’après le physicien russe Yuri Oganessian, l’élément a été notoirement difficile à étudier en raison de sa courte vie (moins d’une milliseconde). Pour cette raison, la plupart de ses caractéristiques fondamentales ont été déterminées en utilisant des calculs atomiques. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont appliqué plusieurs techniques de physique pour dériver des prédictions concernant d’autres caractéristiques du gaz noble super-lourd.

Ces travaux, publiés dans la revue Physical review letters, révèlent alors un comportement très étrange, très différent des autres gaz nobles. Les chercheurs ont ici calculé comment les électrons (qui tournent autour du noyau) et les neutrons et protons (à l’intérieur du noyau) se comportent dans l’oganesson. Normalement, les électrons orbitent selon différentes couches (un peu comme les satellites qui tournent autour de la Terre à différentes altitudes). Mais l’élément ne semble pas se structurer comme prévu. À l’inverse du xenon et du radon, deux autres gaz lourds, ses électrons ne sont pas agencés en couches, mais de manière totalement aléatoire, presque indiscernables, créant une sorte de gaz d’électrons autour du noyau. Selon les calculs des chercheurs, ce même comportement s’applique également aux neutrons à l’intérieur du noyau super lourd.

Ces résultats pourraient avoir un impact important sur notre compréhension de cette section du tableau périodique. Nous parlons ici de physique quantique profonde. Ces résultats pourraient par exemple signifier que l’élément est finalement beaucoup plus réactif chimiquement que les autres gaz nobles. Une autre conséquence possible serait que les atomes d’oganesson pourraient s’agglomérer en un solide à température ambiante, plutôt que de rebondir les uns sur les autres comme ils le feraient habituellement dans un gaz.

Maintenant, gardez à l’esprit que ce ne sont que des simulations sur ordinateur, bien que très complexes. Mais l’élément est si difficile à produire et sa vie est si courte que les chercheurs ne peuvent faire autrement. Maintenant que nous pouvons prédire sa structure et ses propriétés, les scientifiques pourront bientôt mettre en place des expériences visant à mettre ces hypothèses à l’épreuve. C’est la prochaine étape de la recherche.

Vous retrouverez tous les détails de cette étude dans Physical Review Letters.

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