En plus du cours Nature Reviews Physics fonctionnalité, Rapports de physique a publié une revue sur la théorie de la structure électronique atomique des éléments super-lourds.

Quel est le noyau lié le plus lourd et l’atome lié le plus lourd et quelles sont leurs propriétés ? Les noyaux d’éléments chimiques contenant plus de 103 protons sont qualifiés de « super-lourds ». Ils font partie d’un vaste territoire inconnu de ces noyaux que les scientifiques tentent de découvrir. L'exploration de ce territoire inexploré offre des perspectives de découvertes qui relient les vastes domaines de la science.

De nouvelles installations expérimentales sont en cours de construction pour aider les scientifiques à découvrir les propriétés des atomes et de leurs noyaux dans un régime comportant un très grand nombre d'électrons, de protons et de neutrons. Les installations créeront de nouveaux éléments et nucléides aux limites du numéro atomique et de la masse. Les taux de production de noyaux super-lourds sont extrêmement faibles.

Les données physiques et chimiques obtenues à partir de ces expériences ont indiqué des écarts par rapport aux éléments et isotopes plus légers. Cela permet aux scientifiques de se demander dans quelle mesure les limites du tableau périodique des éléments et du tableau des nucléides peuvent être élargies. Évaluer l'existence de la "péninsule de stabilité étendue", où les noyaux super-lourds pourraient avoir une durée de vie supérieure à celle découverte jusqu'à présent, est également un objectif scientifique.

De plus, les progrès de la théorie de la structure atomique se concentrent sur les éléments super-lourds et leurs configurations électroniques d'état fondamental prédites, qui sont importantes pour le placement d'un élément dans le tableau périodique.

"En raison de la présence d'énormes forces électrostatiques, les électrons des atomes super-lourds se déplacent à des vitesses proches de la vitesse de la lumière", a déclaré l'un des auteurs de l'article, Witek Nazarewicz, professeur émérite de physique John A. Hannah et scientifique en chef au FRIB. "De plus, de très fortes forces coulombiennes dans les noyaux super-lourds donnent lieu à de nouveaux effets. Il s'agit d'un nouveau jeu de balle pour la théorie atomique et nucléaire."

Au FRIB, les scientifiques étudieront les moyens d'atteindre les noyaux super-lourds situés plus près de la région de stabilité accrue. De nombreux noyaux super-lourds ne peuvent pas être mesurés actuellement, les informations les concernant doivent donc provenir d’extrapolations théoriques. Les théoriciens nucléaires du FRIB effectuent des prédictions sur les noyaux super-lourds à l'aide de modèles avancés aidés par le calcul haute performance et l'apprentissage automatique.

L'étude du tableau périodique des éléments et du paysage nucléaire dans la région des superlourds générera de nouvelles idées et méthodes qui auront un impact sur la physique nucléaire et atomique, l'astrophysique et la chimie.