Unobtainium, los elementos desconocidos de los que pueden estar compuestos algunos asteroides

Se ha medido que ciertos asteroides tienen densidades mayores que cualquier elemento conocido en la Tierra. Esto implica que están compuestos de material que no es observable mediante la física convencional, al menos no del todo, como la materia «ultradensa».

Podrían ser elementos superpesados ​​con un número atómico (Z) mayor que el límite superior de la actual Tabla Periódica, según Jan Rafelski y sus colegas del Departamento de Física de la Universidad de Arizona en Tucson, EE.UU.

Utilizando el modelo de estructura atómica de Thomas-Fermi, los autores han modelado las propiedades de estos elementos, con especial atención a una «isla de estabilidad nuclear» propuesta alrededor de Z=164. También han ampliado su método para incluir tipos más exóticos de material ultradenso. La edición EPJ Plus de esta obra ya está disponible.

Los elementos con un número atómico elevado (Z>104) se clasifican como superpesados. A partir de ellos se pueden formar dos grupos. Dado que son radiactivos, inestables y tienen vidas medias muy cortas, sólo los académicos e investigadores están interesados ​​en aquellos con números atómicos entre 105 y 118, aunque hayan sido producidos experimentalmente.

Películas de ciencia ficción como Avatar presentan unobtainium | imagen Kempton en Flickr.

Aunque todavía no se han observado los elementos Z>118, se han predicho algunas de sus propiedades. Específicamente, se anticipa una «isla de estabilidad nuclear» en Z=164. Además, es razonable suponer que estos elementos superpesados ​​serán extremadamente densos porque, en términos generales, la densidad de un elemento tiende a aumentar con su masa atómica.

El raro metal platinoide osmio (Z = 76) es el elemento estable más denso; su densidad de 22,59 g/cm3 es aproximadamente el doble que la del plomo. Los «objetos compactos ultradensos» (CUDO) son objetos con densidades superiores, generalmente cuerpos astronómicos. El ejemplo más extremo conocido es 33 Polyhymnia, un asteroide en el cinturón principal entre Marte y Júpiter, cuya densidad se ha estimado en aproximadamente 75 g/cm3. Según Rafelski, Polyhymnia y objetos relacionados podrían consistir en elementos más pesados ​​que Z=118, que potencialmente contienen formas adicionales de materia ultradensa.

Utilizando el modelo relativista del átomo de Thomas-Fermi, Rafelski y sus dos compañeros de estudios, Evan LaForge y Will Price, se propusieron calcular la estructura atómica microscópica y las propiedades de los elementos ultrapesados. Según Rafelski, «elegimos este modelo, a pesar de su relativa imprecisión, porque permite la exploración sistemática del comportamiento atómico en función del número atómico más allá de la conocida tabla periódica». Otra cosa en la que pensar es que le dio a Evan, nuestro destacado estudiante universitario, tiempo limitado para investigar muchos átomos. El trabajo de Price en este proyecto le ayudó a él y a LaForge a ganar la prestigiosa Beca Galileo Circle de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Arizona a principios de 2023.

Un elemento estable con Z=164 tendría una densidad entre 36,0 y 68,4 g/cm3, lo que es cercano al valor esperado para el asteroide Polyhymnia, según los cálculos de los investigadores, que también respaldaron la hipótesis de que los átomos con alrededor de 164 protones en sus núcleos probablemente eran estables. Su modelo podría ampliarse para simular sustancias aún más exóticas, como la materia alfa, un condensado formado enteramente por núcleos de helio aislados (partículas alfa), porque tomaba la distribución de cargas en el núcleo atómico como una de sus entradas.

La teoría de que algunos asteroides podrían estar compuestos de elementos que no se encuentran en la Tierra es otra fuerza impulsora detrás de los aspirantes a «mineros espaciales», que esperan extraer metales preciosos (incluido el oro) que creen que probablemente se encuentren cerca de la superficie de otros asteroides. asteroides. El término «unobtainium» se refiere a cualquier material que posee propiedades extraordinarias que son únicas o inalcanzables en el mundo real. Esto incluye todos los elementos superpesados, incluidos los que son extremadamente inestables y los que simplemente no se observan. ), continúa Rafelski. La idea de que algunos de ellos puedan ser lo suficientemente estables como para encontrarse dentro de nuestro sistema solar es intrigante.