Nobelium
Penemuan

Penemuan unsur 102 merupakan proses yang rumit dan diklaim oleh kelompok dari Swedia, Amerika Serikat, dan Uni Soviet. Laporan pertama yang lengkap dan tak terbantahkan tentang pendeteksiannya baru datang pada tahun 1966 dari Institut Bersama untuk Riset Nuklir di Dubna (saat itu di Uni Soviet).
Pengumuman pertama penemuan unsur 102 diumumkan oleh fisikawan di Institut Nobel di Swedia pada tahun 1957. Tim tersebut melaporkan bahwa mereka telah membombardir target kurium dengan ion karbon-13 selama dua puluh lima jam dalam interval setengah jam. Di antara pemborbardiran, kimia pertukaran ion dilakukan pada target. Dua belas dari lima puluh pemborbardiran mengandung sampel yang memancarkan partikel alfa (8,5 ± 0,1) MeV, yang merupakan tetesan yang terelusi lebih awal dari fermium (nomor atom Z = 100) dan kalifornium (Z = 98). Waktu paruh yang dilaporkan adalah 10 menit dan ditetapkan untuk 251102 atau 253102, meskipun kemungkinan bahwa partikel alfa yang diamati berasal dari isotop mendelevium (Z = 101) berumur pendek yang dibuat dari penangkapan elektron unsur 102 tidak dikecualikan. Tim tersebut mengusulkan nama nobelium (No) untuk unsur baru itu, yang segera disetujui oleh IUPAC, sebuah keputusan yang dicirikan oleh grup Dubna pada tahun 1968 sebagai tergesa-gesa.
Pada tahun 1958, para ilmuwan di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley mengulangi percobaan tersebut. Tim Berkeley, yang terdiri dari Albert Ghiorso, Glenn T. Seaborg, John R. Walton, dan Torbjørn Sikkeland, menggunakan akselerator linear ion berat (heavy-ion linear accelerator, HILAC) baru untuk membombardir target kurium (95% 244Cm dan 5% 246Cm) dengan ion 13C dan 12C. Mereka tidak dapat mengkonfirmasi aktivitas 8,5 MeV yang diklaim oleh tim Swedia tetapi sebaliknya mampu mendeteksi peluruhan dari fermium-250, diduga anak dari 254102 (diproduksi dari kurium-246), yang memiliki waktu paruh ~3 detik.
Pada tahun 1959, tim Swedia berusaha menjelaskan ketidakmampuan tim Berkeley untuk mendeteksi unsur 102 pada tahun 1958, mempertahankan bahwa mereka menemukannya. Namun, pekerjaan selanjutnya menunjukkan bahwa tidak ada isotop nobelium yang lebih ringan dari 259No (tidak ada isotop yang lebih berat yang dapat dihasilkan dalam eksperimen Swedia) dengan waktu paruh lebih dari 3 menit, dan bahwa hasil tim Swedia kemungkinan besar berasal dari torium-225, yang memiliki waktu paruh 8 menit dan dengan cepat mengalami peluruhan alfa tripel menjadi polonium-213, yang memiliki energi peluruhan 8,53612 MeV. Hipotesis ini didukung oleh fakta bahwa torium-225 dapat dengan mudah diproduksi dalam reaksi yang digunakan dan tidak akan dipisahkan oleh metode kimia yang digunakan. Pekerjaan selanjutnya pada nobelium juga menunjukkan bahwa keadaan divalen lebih stabil daripada yang trivalen dan karenanya sampel yang memancarkan partikel alfa tidak mungkin mengandung nobelium, karena nobelium divalen tidak akan terelusi dengan aktinida trivalen lainnya. Dengan demikian, tim Swedia kemudian mencabut klaim mereka dan mengaitkan aktivitas tersebut dengan efek latar belakang.
Pekerjaan Dubna tahun 1963 menegaskan bahwa 254102 dapat diproduksi dalam reaksi ini, tetapi waktu paruhnya sebenarnya adalah 50±10 s. Pada tahun 1967, tim Berkeley berusaha untuk mempertahankan pekerjaan mereka, menyatakan bahwa isotop yang ditemukan memang 250Fm tetapi isotop yang benar-benar terkait dengan pengukuran waktu paruh adalah kalifornium-244, cucu dari 252102, dihasilkan dari kurium-244 yang lebih melimpah. Perbedaan energi kemudian dikaitkan dengan "masalah resolusi dan drift", meskipun ini belum pernah dilaporkan sebelumnya dan seharusnya juga mempengaruhi hasil lainnya. Eksperimen tahun 1977 menunjukkan bahwa 252102 memang memiliki waktu paruh 2,3 detik. Namun, penelitian tahun 1973 juga menunjukkan bahwa rekoil 250Fm juga dapat dengan mudah dihasilkan dari transisi isomeris 250mFm (waktu paruh 1,8 detik) yang juga dapat terbentuk dalam reaksi pada energi yang digunakan. Mengingat hal ini, kemungkinan tidak ada nobelium yang benar-benar diproduksi dalam percobaan ini.
Pada tahun 1959, tim melanjutkan studi mereka dan mengklaim bahwa mereka mampu menghasilkan isotop yang meluruh terutama melalui emisi partikel alfa 8,3 MeV, dengan waktu paruh 3 detik dengan 30% cabang fisi spontan terkait. Aktivitas tersebut awalnya diberikan ke 254102 tetapi kemudian diubah menjadi 252102. Namun, mereka juga mencatat bahwa nobelium belum pasti diproduksi karena kondisi yang sulit. Tim Berkeley memutuskan untuk mengadopsi nama yang diusulkan dari tim Swedia, "nobelium", untuk unsur tersebut.
Sedangkan di Dubna, percobaan dilakukan pada tahun 1958 dan 1960 bertujuan untuk menyintesis unsur 102 juga. Eksperimen pertama tahun 1958 membombardir plutonium-239 dan -241 dengan ion oksigen-16. Beberapa peluruhan alfa dengan energi lebih dari 8,5 MeV diamati, dan mereka ditetapkan ke 251,252,253102, meskipun tim menulis bahwa pembentukan isotop dari pengotor timbal atau bismut (yang tidak akan menghasilkan nobelium) tidak dapat dikesampingkan. Walaupun percobaan tahun 1958 mencatat bahwa isotop baru dapat dihasilkan dari pengotor raksa, talium, timbal, atau bismut, para ilmuwan tetap berpegang pada kesimpulan mereka bahwa unsur 102 dapat dihasilkan dari reaksi ini, dengan menyebutkan waktu paruh di bawah 30 detik dan energi peluruhan (8,8 ± 0,5) MeV. Eksperimen tahun 1960 membuktikan bahwa ini adalah efek latar belakang. Eksperimen 1967 juga menurunkan energi peluruhan menjadi (8,6 ± 0,4) MeV, tetapi kedua nilai tersebut terlalu tinggi untuk menyamai 253No atau 254No. Tim Dubna kemudian menyatakan pada tahun 1970 dan sekali lagi pada tahun 1987 bahwa hasil tersebut tidak meyakinkan.
Pada tahun 1961, ilmuwan Berkeley mengklaim penemuan unsur 103 dalam reaksi kalifornium dengan ion boron dan karbon. Mereka mengklaim produksi isotop 257103, dan juga mengklaim telah menyintesis isotop yang meluruh melalui peluruhan alfa dari unsur 102 yang memiliki waktu paruh 15 detik dan energi peluruhan alfa 8,2 MeV. Mereka menetapkan ini pada 255102 tanpa memberikan alasan untuk penetapan tersebut. Nilainya tidak sesuai dengan yang sekarang dikenal dengan 255No, meskipun mereka setuju dengan yang sekarang dikenal dengan 257No, dan walaupun isotop ini mungkin berperan dalam percobaan ini, penemuannya tidaklah meyakinkan.
Pekerjaan pada unsur 102 juga dilanjutkan di Dubna, dan pada tahun 1964, eksperimen dilakukan di sana untuk mendeteksi produk peluruhan alfa dari isotop elemen 102 dengan menyintesis unsur 102 dari reaksi target uranium-238 dengan ion neon. Produk tersebut dibawa sepanjang foil penangkap perak dan dimurnikan secara kimia, dan isotop 250Fm dan 252Fm terdeteksi. Hasil 252Fm ditafsirkan sebagai bukti bahwa induknya 256102 juga disintesis: seperti yang dicatat bahwa 252Fm juga dapat diproduksi langsung dalam reaksi ini dengan emisi simultan partikel alfa dengan surplus neutron, langkah-langkah diambil untuk memastikan bahwa 252Fm tidak bisa langsung ke penangkap foil. Waktu paruh yang terdeteksi untuk 256102 adalah 8 detik, yang jauh lebih tinggi daripada nilai tahun 1967 yang lebih modern (3,2 ± 0,2) detik. Eksperimen lebih lanjut dilakukan pada tahun 1966 untuk 254102, menggunakan reaksi 243Am(15N,4n)254102 dan 238U(22Ne,6n)254102, menemukan waktu paruh (50 ± 10) detik: pada saat itu perbedaan antara nilai ini dan nilai Berkeley sebelumnya tidak dapat dipahami, meskipun pekerjaan selanjutnya membuktikan bahwa pembentukan isomer 250mFm lebih kecil kemungkinannya dalam eksperimen Dubna dibandingkan eksperimen Berkeley. Bila dipikir, hasil Dubna pada 254102 mungkin benar dan sekarang dapat dianggap sebagai deteksi konklusif unsur 102.
Satu lagi percobaan yang sangat meyakinkan dari Dubna diterbitkan pada tahun 1966, sekali lagi menggunakan dua reaksi yang sama, yang menyimpulkan bahwa 254102 memang memiliki waktu paruh lebih lama dari 3 detik yang diklaim oleh Berkeley. Pekerjaan selanjutnya pada tahun 1967 di Berkeley dan tahun 1971 di Laboratorium Nasional Oak Ridge sepenuhnya mengonfirmasi penemuan unsur 102 dan mengklarifikasi pengamatan sebelumnya. Pada bulan Desember 1966, kelompok Berkeley mengulangi percobaan Dubna dan mengonfirmasi sepenuhnya, dan menggunakan data ini untuk akhirnya menetapkan dengan benar isotop yang telah mereka sintesis sebelumnya tetapi belum dapat diidentifikasi pada saat itu, dan dengan demikian mengklaim telah menemukan nobelium pada tahun 1958 hingga 1961.
Pada tahun 1969, tim Dubna melakukan percobaan kimia pada unsur 102 dan menyimpulkan bahwa ia berperilaku sebagai homolog iterbium yang lebih berat. Para ilmuwan Rusia mengusulkan nama joliotium (Jo) untuk unsur baru itu dari Irène Joliot-Curie, yang baru saja meninggal, menciptakan kontroversi penamaan unsur yang tidak akan terselesaikan selama beberapa dekade, dengan masing-masing kelompok menggunakan nama yang diusulkan sendiri.
Pada tahun 1992, IUPAC-IUPAP Transfermium Working Group (TWG) menilai kembali klaim penemuan dan menyimpulkan bahwa hanya pekerjaan Dubna dari tahun 1966 yang secara tepat mendeteksi dan menetapkan peluruhan ke inti atom dengan nomor atom 102 pada saat itu. Oleh karena itu, tim Dubna secara resmi diakui sebagai penemu nobelium meskipun ada kemungkinan bahwa itu terdeteksi di Berkeley pada tahun 1959. Keputusan ini dikritik oleh Berkeley pada tahun berikutnya, menyebut pembukaan kembali kasus unsur 101 hingga 103 sebagai "buang-buang waktu", sedangkan Dubna setuju dengan keputusan IUPAC.
Pada tahun 1994, sebagai bagian dari upaya penyelesaian kontroversi penamaan unsur, IUPAC meratifikasi nama untuk unsur 101–109. Untuk unsur 102, mereka meratifikasi nama nobelium (No) atas dasar bahwa nama itu telah mengakar dalam literatur selama 30 tahun dan bahwa Alfred Nobel harus diperingati dengan cara ini. Karena protes atas nama tahun 1994, yang sebagian besar tidak menghormati pilihan para penemu, periode komentar pun terjadi, dan pada tahun 1995 IUPAC menamai unsur 102 sebagai flerovium (Fl) sebagai bagian dari proposal baru, dari Georgy Flyorov atau Laboratorium Reaksi Nuklir Flerov eponimnya. Proposal ini juga tidak diterima, dan pada tahun 1997 nama nobelium dipulihkan. Saat ini nama flerovium, dengan lambang yang sama, mengacu pada unsur 114.