Si pudiéramos mirar un átomo por dentro, veríamos que todos los elementos de la tabla están compuestos internamente por las mismas partículas: protones y neutrones en el núcleo, y electrones orbitando alrededor en nubes de probabilidad. La diferencia entre los distintos elementos, además de las que se observan macroscópicamente, es la cantidad de protones que tienen en el núcleo, lo que llamamos “número atómico”. El hierro (número atómico 26) tiene 26 protones, pero puede tener (además) entre 28 y 34 neutrones. Estas posibles conformaciones del hierro se llaman “isótopos”. Pero no todos los elementos tienen isótopos estables, es decir, existen elementos que no se encuentran naturalmente en la Tierra porque el tamaño de su núcleo es grande e inestable, se divide espontáneamente y forma elementos más livianos. Sabemos que existen porque los podemos crear artificialmente.
Este es el caso de aquellos elementos que van desde el americio (95) hasta el oganesón (118) –que son los que tienen átomos más pesados e inestables–. Se llaman “elementos sintéticos”, y se crean en reactores nucleares, aceleradores de partículas o como producto de bombas atómicas, porque para hacerlos se necesita mucha energía, y maneras de detectarlos antes de que se desintegren o decaigan.
El primer elemento puramente sintético creado artificialmente fue el curio (96), descubierto en 1944 en la Universidad de California, Berkeley, mediante el bombardeo de plutonio (94) con partículas alfa, que es otro nombre para el núcleo de un átomo de helio (2), compuesto por dos protones y dos neutrones. O sea que la energía con la que se emiten las partículas alfa en un acelerador de partículas alcanza para que estas se fusionen con núcleos de plutonio y formen núcleos de curio: 94 + 2 = 96.
Dijimos que los elementos sintéticos son inestables, es decir que si los dejás solos en la naturaleza se desintegran y decaen en elementos más livianos emitiendo radiación. El proceso de decaimiento es espontáneo y aleatorio, y se caracteriza por el tiempo de vida media, que es el tiempo que tiene que existir un átomo para que su probabilidad de decaimiento sea de un 50%. Al contar con un material compuesto por una gran cantidad de átomos de un elemento inestable, el tiempo de vida media es, entonces, el tiempo que hay que esperar para que la mitad del material se desintegre –esto en estadística se llama “ley de los grandes números”–. Sin embargo, los tiempos de vida media de los elementos sintéticos van desde algunos cientos de microsegundos hasta los 15,6 millones de años, mientras que la edad de la Tierra es de unos 4600 millones de años, lo que explica que estos elementos no existan aquí naturalmente.
En la naturaleza, los elementos en general pueden crearse de diversas maneras. Los más livianos son producidos fácilmente en procesos que no requieren demasiada energía. La cocina de muchos elementos es el interior de las estrellas y las explosiones estelares, y su receta es la fusión nuclear. Del interior de las estrellas al interior de nuestros laboratorios, la química es este viaje del que todas las personas –lo sepamos o no– formamos parte.