Care este oare cel mai rar element pe Terra? Astatiniul, un element chimic radioactiv din grupul halogenilor, adică "frate" cu iodul, este produsul unor reacţii nucleare. Recent cercetătorii au reuşit să îl producă şi studieze la CERN folosind un laser.
Care sunt elementele cele mai răspândite pe Pământ? Ne gândim imediat la siliciu sau la oxigen. Aluminiul şi fierul la rândul lor sunt destul de răspândite. Alte elemente sunt rare: aurul, platină sau uraniul. Nu degeaba bijuteriile din metale preţioase au costuri ridicate!
Când vorbim însă despre cel mai rar element de pe Terra, vorbim despre astatiniu, cu simbolul At, care se găseşte în scoarţa terestră într-o cantitate infimă: circa 70 miligrame! Tot astatiniul din lume cântăreşte cam cât 10 furnici. Împreună cu fluorul, clorul şi iodul, astatiniul face parte din grupă aşa-numiţilor halogeni şi ia naştere în scoarţa terestră în urma proceselor de dezintegrare a uraniului.
Fiind atât de rar, este extrem de dificil studiul astatiniului şi doar recent la CERN cercetătorii au reuşit să producă şi să studieze caracteristicile acestui element.
Ce anume au măsurat cercetătorii? Potenţialul de ionizare, adică energia necesară pentru a transformă atomul de astatiniu într-un ion, "smulgându-i" un electron de pe un orbital extern. Acest parametru este extrem de important, întrucât determină mare parte a proprietăţilor chimice ale elementului respectiv.
Astatiniul studiat nu a fost extras din scoarţă terestră, unde se găseşte în cantităţi extrem de mici, ci a fost produs prin reacţii nucleare la aşa-numitul separator de izotopi ISOLDE de la laboratorul CERN, Geneva. Au fost produşi mai mulţi izotopi, adică nuclee ale aceluiaşi element, astatiniu, cu un număr fix de protoni în nucleu (85), însă cu un număr diferit de neutroni. Toţi izotopii produşi sunt radioactivi şi au un timp de viaţă scurt de cel mult câteva ore.
Studiul potenţialului de ionizare a fost efectuat în cadrul proiectului de cercetare ştiinţifică LARISSA (Laser Resonance Ionization for Spectroscopy in Selective Applications). Fascicolul laser ionizează atomii şi permite determinarea cu o precizie foarte mare a energiei necesare.
S-a ajuns astfel la concluzia că potenţialul de ionizare al astatiniului este de 9.31751 Ev (Ev (electronvolt) este unitatea de energie folosită în fizica particulelor elementare şi fizica atomică şi reprezintă energia câştigată de un electron care străbate o diferenţă de potenţial de 1 volt).
Evident studiul acestui element este interesant din punct de vedere ştiinţific. Cunoaşterea elementelor care există în Univers are mare importanţă. Ne putem însă imagina folosirea astatiniului produs la acceleratoare şi în aplicaţii utile societăţii?
Ţinând cont de faptul că este un element radioactiv cu un timp de viaţă scurt, o posibilă aplicaţie ar fi în tratamentul cancerului a în aşa-numită radioterapie. În urmă dezintegrării radioactive, astatiniul emite radiaţia alfa (nuclee de heliu care conţin 2 protoni şi 2 neutroni) care este extrem de agresivă. Această radiaţie poate fi mult mai eficientă pentru distrugerea unui ţesut bolnav decât aşa-numita radiaţie beta (electroni) folosită de multe ori în radioterapie. Evident, este extrem de important că radiaţia să ajungă la ţesutul cu tumoare şi nu la un ţesut sănătos, întrucât poate produce daune importante în acesta din urmă. Dacă reuşim, deci, să înglobam astatiniul în produse farmaceutice care ajung la organele afectate de cancer, iar astatiniul se leagă în acestea, radiaţia emisă ar putea reprezenta un ajutor preţios în distrugerea celulelor cancerigene.
Ne putem, deci, imagina un tratament bazat pe astatiniu produs artificial care să reuşească să distrugă complet o tumoare bine localizată. Producerea astatiniului trebuie făcută aproape de locul unde este aplicat tratamentul tocmai datorită faptului că în câteva ore acesta se dezintegrează.