הקרב על הטבלה המחזורית

בשנת 2016 הכריז רשמית האיגוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית (IUPAC) על גילוים של ארבעה יסודות כימיים חדשים, שמספריהם האטומיים 113, 115, 117 ו-118. היסודות האלה משלימים את השורה השביעית והאחרונה עד כה בטבלה המחזורית, אם כי אין סיבה להאמין שהם האחרונים. את השמות לכל יסוד בחר הצוות שגילה אותו – ניהוניום, מוסקוביום, טנסין ואוגנסון בהתאמה. אולם מאחורי החגיגות נמצאת מחלוקת סוערת שמשלבת ויכוח מדעי עם מלחמות יוקרה ומעמד.

מאז שדמיטרי מנדלייב הגה את רעיון הטבלה המחזורית, היא העניקה למדענים דרך חדשה להתווכח על השאלה עתיקת היומין – כמה יסודות קיימים בעולם החומרים ומהם בדיוק. בטבלה המקורית היו חורים, וגדולתו של מנדלייב הייתה בכך שהוא לא התייחס אליהם כטעויות אלא כניבויים, וחזה על פי החוקיות שבטבלה את התכונות של היסודות החסרים. כשהיסודות האלה התגלו לבסוף התברר כי תכונותיהם התאימו כמעט במדויק לתחזיותיו. בעקבות זאת התקבלה הטבלה המחזורית על דעת הקהילה המדעית כולה.

מנדלייב סידר את הטבלה שלו לפי משקלי היסודות השונים ותכונותיהם הכימיות, והיום אנחנו יודעים שהמיקום בטבלה מתאים למספר האטומי שלהם: כמה פרוטונים יש בגרעין של כל יסוד. בימיו של מנדלייב, ה"חורים" נמצאו במרכז הטבלה המחזורית, והתאימו ליסודות שהיו בעלי מספר אטומי גדול מיסודות מוכרים מסוימים וקטן מאחרים. לכן היה סביר לשער שהם מייצגים יסודות שקיימים בטבע אך עדיין לא זוהו. אולם בטבע אין כמעט יסודות מעל למספר האטומי 92 – היסוד אורניום, כך שקשה לקבוע עד לאן נמשכת הטבלה. הדבר הניע מדענים בעשורים האחרונים לנסות לייצר במעבדה אטומים של יסודות כבדים יותר, והאחרון שהתגלה עד כה הוא היסוד אוגנסון, שמספרו האטומי הוא 118. נעשו בשנים האחרונות כמה ניסיונות לסנתז יסודות כבדים יותר, אך עד כה ללא הצלחה.

הכימיה של הפיזיקאים

אולם מתברר שהמצב אינו פשוט כל כך. האחריות על ההכרה ביסודות חדשים, מתן השמות עבורם, בדיקת הראיות וכדומה הייתה נתונה מאז ומתמיד בידי כימאים – הם היו אלה שבודדו את היסודות בטבע ובדקו את תכונותיהם. אולם היסודות הכבדים החדשים אינם קיימים בטבע, ומעל לפרמיום, היסוד ה-100, גם אי אפשר לייצר אלא אטומים בודדים שלהם, שכן הם רדיואקטיביים מאוד ומתפרקים במהירות – חלקם תוך פחות מאלפית השנייה.

כיוון שכך, זיהוים חייב להיעשות בשיטות עקיפות, ולא בשיטות הכימיות הרגילות שבאמצעותן מדענים גילו, בודדו וחקרו יסודות בעבר, שיטות שהתבססו על התכונות המקרוסקופיות של אטומים רבים של החומר. לפיכך פיזיקאי הגרעין הפכו להיות מעורבים יותר ויותר בתהליך, ונעזרו במאיצי חלקיקים לייצור היסודות החדשים.

מצב העניינים הזה עורר ויכוח – האם IUPAC הוא עדיין הגוף המוסמך לבדוק את הטענות על גילוי יסודות חדשים, לאשש אותם ולהכריז על הגילוי, או שמא הסמכות צריכה לעבור לידי האיגוד הבינלאומי המקביל לפיזיקה טהורה ויישומית (IUPAP). הוויכוח התעורר ביתר שאת לאחרונה, כשצצו יותר ויותר קולות שטענו כי ההכרזה על גילוי ארבעת היסודות האחרונים הייתה חפוזה מדי.

במיוחד הוטל ספק בשאלה אם כל שלבי התהליך לאישור התגלית נעשו כראוי, כשעיקר המחלוקת נגע ליסודות 115 ו-117, מוסקוביום וטנסין. רוב מהמתנגדים לא פקפקו בכך שהיסודות אכן התגלו, אך סברו ההכרזה הייתה מוקדמת מדי, בלי שהראיות נבדקו במלואן. הרי במדע אין מקום לאמונה, אלא רק להוכחות!

עם זאת, רוב המחלוקת נוגעת לנושא הסמכות. כלומר מדובר בוויכוח בירוקרטי על יוקרה ומעמד, ולא סביר שאף אחד מהארגונים (IUPAC או IUPAP) יחזור בו מהתגלית.

ארבעה יסודות כימיים חדשים, שמספריהם האטומיים 113, 115, 117 ו-118. תמונה: Science Phot Library

מי יכריע?

כבר ב-1999 החליטו שני האיגודים על הקמת פאנל העבודה המשותפת (JWP), שהוא פאנל מומחים שאמור להכריע בנושא של גילוי יסודות חדשים. הפאנל מורכב ומתפרק שוב ושוב מאז הקמתו, כדי לבחון טענות לתגליות כאלה. הוא הורכב בפעם האחרונה בשנת 2012 מצוות שכלל פרופסור לכימיה גרעינית שעמד בראשו וארבעה פיזיקאים. ארבע שנים לאחר מכן הוא התפזר ב-2016 לאחר שאישר את ההכרזה על גילוי היסודות.

בדצמבר 2015 אישר הפאנל את הגילוי והעביר את ההחלטה לאיגוד הכימאים. ה-IUPAC פרסם את ההחלטה כמעט מיד, בלי שטרחו להודיע על כך לאיגוד הפיזיקאים ואפילו לא לוועדה המבצעת של ארגון הכימאים עצמו, שהייתה אמורה לבחון את מסקנות הפאנל. הוועדה אישרה את הדו"ח רק חודש לאחר מכן.

בעקבות זאת ניצתו מחדש המתחים בין שני האיגודים. הפיזיקאים טענו שהכימאים ניסו "לחטוף" את התגלית, ושרק לפיזיקאים יש יכולת לאשר תגליות כאלה. כמו כן הועלו ספקות בנוגע לאחת מטכניקות הזיהוי העקיפות שבהן נעשה שימוש, אך אחד מחברי הפאנל טען שהספקות אינם משמעותיים מספיק כדי לערער על החלטת הפאנל. הוא קבע עוד שלא הייתה טכניקה חלופית שבה יכלו להשתמש ושלא סביר להניח שפאנל המומחים שגה כשאישר את התגלית.

המקטרגים טענו גם שחברי הפאנל אינם מומחים מספיק בסינתזת יסודות כבדים ושבדו"ח שהציגו נפלו טעויות. בהצבעה של 50 פיזיקאי גרעין בנושא בכנס בשנת 2016 קיבלו רק מעטים מהם את המסקנות של חברי הפאנל כמספקות מבחינה מדעית.

למרות המחלוקת, את ההכרזה על שמות היסודות החדשים ביצעו שני האיגודים יחד. ראש ה-IUPAP ציין שהוא החליט לעשות זאת לאחר שנועץ עם כימאים ופיזיקאים ונוכח שרובם הגדול סבור שגם אם אכן יש טעויות בדו"ח, מסקנותיו הסופיות תקפות כנראה. בכיר באיגוד הכימיה ציין כי ההכרזה המהירה נועדה למנוע הדלפות ובוצעה לבקשת המעבדות המגלות, שרצו לפרסם את אישור הממצאים מוקדם ככל האפשר. עוד קודם לכן, סיפר, הוא עבר על ממצאי הפאנל, וידא שעברו ביקורת עמיתים ואישר אותם לפני פרסום הדוח הסופי. עם זאת, מדענים אחרים העלו ספקות בנוגע לטיב ביקורת העמיתים שנערכה ובנוגע לאובייקטיביות שלה.

פיזיקאים לא מעטים הסתייגו בגלוי מהתפקיד השולי שמילא איגודם בהכרזה. כדי לשכך את חששותיהם נקבע במאי השנה הליך חדש לאישור הקביעה של גילוי של יסודות חדשים. מעתה, הוחלט, נשיאי שני האיגודים – הכימאים והפיזיקאים – יעברו על הדו"ח של הפאנל ויפרסמו בעקבותיו את המלצותיהם במשותף.

לצורך זה, איגוד הפיזיקאים IUPAP יקיים הליך ביקורת עמיתים לממצאי הפאנל, שיהיה נפרד לחלוטין מזה של IUPAC ומזה של כתב העת "כימיה טהורה ויישומית" שמפרסם את המאמר. עם זאת, פיזיקאים מסוימים עדיין חוששים מהישנות של אירועים דומים בעתיד, כך שנותר רק לחכות ולראות לאן תתגלגל המחלוקת.