teknologi sains terkini dan perisai kapten america

Pastinya ramai pembaca iluminasi.com sangat meminati filem adiwira keluaran Marvel Studios dalam Marvel Cinematic Universe (MCU) dan sudah tentu setiap daripada anda mempunyai adiwira kegemaran masing-masing, kan?

Di antara watak Avengers yang paling diminati ramai sudah tentulah Kapten Amerika. Dengan wajah yang tampan, kostum yang cool serta berkaliber, Kapten Amerika boleh dianggap sebagai sebagai ketua dalam Avengers.

Tapi apa yang menarik perhatian tentang watak ini sudah tentulah perisainya yang sangat menakjubkan, membuatkan kita tertanya-tanya adakah mungkin untuk kita mensintesis logam tulen yang kuat seperti keluli dan juga yang ringan seperti aluminium, seperti yang digunakan untuk membuat perisai Kapten Amerika (vibranium)?

uss enterprise star trek

Atau mungkin kita boleh menghasilkan sesuatu seperti dilitium, yang membantu kapal angkasa Star Trek bergerak lebih laju daripada cahaya?

Selepas ahli-ahli sains di seluruh dunia mengisi baris terakhir dalam jadual berkala dengan unsur-unsur seperti Nihonium dan Livermorium, mereka dengan segera memutuskan untuk melakukan tugas baharu. 

Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, para saintis di seluruh dunia telah berusaha untuk mensintesis unsur paling terkenal di alam semesta, Elemen 119 atau Ununennium.

Walau bagaimanapun, selepas percubaan berulang kali, mereka masih gagal menghasilkannya.

Oleh itu, persoalan yang bermain di fikiran adalah, adakah kita dapat mensintesis unsur-unsur yang lebih baharu? 

Bagaimanakah elemen baharu dibentuk?

struktur atom

Hampir semua elemen berasal dari bintang-bintang bertekanan tinggi yang "mati" ketika pembentukan alam semesta.

Beberapa daripada elemein-elemen pula berasa secara terus dari Big Bang!

Apa yang menjadi misteri adalah bagaimana saintis berjaya mengulangi proses cakerawala yang hampir tidak dapat difahami ini?

Untuk memahami hal ini dengan lebih baik, kita perlu memahami komposisi atom dan faktor-faktor yang membezakan satu atom dari yang lain.

Walaupun semua komponen atom adalah penting dalam kewujudannya, komuniti saintifik mendefinisikan atom-atom ini semata-mata berdasarkan bilangan proton yang ada dalam nukleusnya.

Semua zarah dengan 8 proton adalah oksigen, tanpa mengira bilangan elektron atau neutron yang terkandung di dalamnya.

Untuk menghasilkan elemen baharu, sesuatu nukleus perlu dimuatkan dengan lebih banyak proton.

Bintang-bintang melakukan perkara ini melalui proses yang dikenali sebagai gabungan nuklear, di mana nukleus ringan bergabung di bawah tekanan yang besar untuk membentuk nukleus yang lebih berat.

Manakala pembelahan nuklear pula adalah proses di mana nukleus atom berpecah menjadi komponen yang lebih kecil.

Manusia telah berjaya mencipta elemen baharu

fermium

Para ilmuwan mengambil inspirasi dari bintang-bintang yang dihujani nukleus atom dengan neutron, yang kemudiannya ditukar menjadi proton, neutron dan antineutrino (zarah yang tidak mempunyai jisim dan caj).

Walau bagaimanapun, teknik gabungan ini berhenti berfungsi Fermium (elemen 100).

Selepas daripada elemen 100 iaitu elemen 101 dan seterusnya, saintis menggantikan neutron dengan unsur-unsur lain dan menukar parameter tersebut dengan sewajarnya.

Sebagai contoh, neon (10) digabungkan dengan uranium (92) untuk menghasilkan nobelium (102).

Begitu juga dengan plumbum (82) digabungkan dengan Zinc (30) untuk memperoleh Copernicium (112).

Selepas nukleus bagi unsur yang baru terbentuk menjadi lebih besar, proses untuk menghasilkannya juga menjadi lebih rumit.

Kenapa sukar untuk mensintesis elemen baharu?

menghasilkan perisai captain america

Untuk membentuk elemen 117 iaitu tennessine, saintis hanya menggabungkan kalsium (20) ke dalam berkelium (97), dengan menyatukan proton untuk mencipta unsur "Super-berat" yang baharu.

Unsur super-berat ini stabil hanya untuk beberapa milisaat sahaja, kerana nukleus yang baru terbentuk memerlukan tenaga yang besar untuk mengatasi daya penolakan oleh semua proton yang digabungkan bersama.

Jika tidak, nukleus-nukleus ini akan menolak antara satu sama lain.

Apabila elemen-elemen nukleus semakin membesar, elektron yang mengorbit mereka juga mendapat tenaga dan memiliki halaju yang hampir dengan kelajuan cahaya.

ilustrasi elemen 117 tennessine

(Ilustrasi elemen 117; tennessine yang berjaya dihasilkan)

Ini adalah sebahagian sains yang belum diselidiki secukupnya dan melibatkan pelbagai prinsip kuantum, yang melampaui skop artikel ini.

Oleh itu, banyak lagi jenis tenaga mesti dipertimbangkan, yang sebahagiannya mungkin masih belum ditemui pada ketika ini.

Bolehkah kita mensintesis lebih banyak unsur-unsur baharu?

Secara teorinya, ahli sains akhirnya akan menemui unsur super-berat yang akan cukup stabil untuk bertahan lebih lama daripada hanya beberapa milisaat iaitu mungkin selama berjam-jam atau hari.

Kestabilan ini berlaku apabila bilangan neutron yang memancarkan daya yang lemah hadir untuk mengimbangi penolakan proton di dalam nukleus.

Keseimbangan sempurna seperti ini ditemui di rantau teori yang dikenali sebagai "Pulau Kestabilan".

ilustrasi pulau kestabilan

(Ilustrasi Pulau Kestabilan)

Sebaik sahaja elemen semakin membesar, terdapat pertempuran yang hebat di dalam nukleusnya antara daya nuklear neutron, yang cuba mengekalkannya bersama-sama dan daya tolakan dari proton, yang cuba membebaskan diri.

Sekiranya neutron yang cukup dimasukkan ke dalam nukleus, unsur-unsur ini berpotensi untuk bertahan selama bertahun-tahun.

Gabungan ini adalah "Pulau Kestabilan" yang sedang dicari oleh para saintis dan ia kelihatan seperti boleh menjadi 184 neutron dengan pelbagai kombinasi proton.

ahli fizik nuklear rusia yuri oganessian

(Ahli fizik nuklear Rusia, Yuri Oganessian)

Walau bagaimanapun, teknologi juga perlu berkembang maju untuk memungkinkan perkara ini.

Menurut Yuri Oganessian, ahli fizik nuklear Rusia yang mana elemen 118 dinamakan sempena beliau, projektor yang lebih berat daripada pancaran 48Ca, mungkin 50Ti atau V atau Cr, diperlukan untuk memulakan penyelidikan terhadap sintesis unsur-unsur yang lebih berat ini.

Di samping itu, sasaran yang lebih besar seperti curium juga diperlukan, bersama dengan pemecut zarah yang lebih kuat dan pemisah serpihan yang lebih efisyen.

pemecut zarah

Pasukan kerjasama Jepun-Amerika membincangkan tentang idea menggabungkan curium dengan vanadium untuk menghasilkan elemen 119 dan 120.

Dan di samping itum kolaborasi Rusia-Amerika merancang untuk mula mencari unsur-unsur ini pada akhir tahun 2019 dengan menggunakan berkelium dan titanium.

Kesimpulan akhir

captain america 599

Jadi, seperti yang dibincangkan di atas, mengsintesis elemen yang lebih baharu bukanlah satu tugas yang mudah.

Dan walaupun ia kelihatan seperti tersangat sukar, para saintis pada hari ini sudah tentu sedang melakukan kerja-kerja untuk merealisasikannya.

Satu dekad lalu, jika anda memberitahu seseorang bahawa kita dapat merumuskan emas dan unsur-unsur lain dalam makmal, pasti orang akan menganggap anda gila atau bodoh.

Namun, ia berlaku dan ini menunjukkan bahawa tiada apa yang mustahil, dengan syarat ia berkisar dalam undang-undang fizik!

Dan jawapan kepada persoalan di atas, saintis pada hari ini masih belum mampu menghasilkan perisai Kapten Amerika.

Namun jangan berduka, kerana kemungkinan besar satu hari nanti kita akan mampu dan berjaya untuk menghasilkan perisai dahsyat ini.

Rujukan: 

1. Science Direct 1

2. Science Direct 2

3. Science Learn

4. Springer



Hakcipta iluminasi.com (2017)