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Disputas en la tabla periódica

Los científicos están cambiando las reglas que permiten añadir nuevos elementos a raíz de los problemas habidos con las cuatro últimas incorporaciones.

A bombo y platillo se anunció oficialmente en 2015 la incorporación de cuatro nuevos elementos a la tabla periódica. En 2016 se comunicaron sus nombres: nihonio (para el de número atómico 113), moscovio (115), teneso (117) y oganesón (118). [© martince2/iStockphoto]

El estado de ánimo en el castillo de Bäckaskog, en el sur de Suecia, debería haber sido optimista cuando un grupo de químicos y físicos se reunió allí para un simposio, en mayo de 2016. El encuentro, patrocinado por la Fundación Nobel, ofreció a los investigadores la posibilidad de evaluar los esfuerzos globales para investigar los límites de la ciencia nuclear, y para celebrar la reciente incorporación a la tabla periódica de cuatro nuevos elementos. Sus nombres tenían que ser anunciados al cabo de unos días, lo que era un gran honor para los científicos y los países responsables de los descubrimientos.

A pesar de que muchos de los presentes estaban encantados con el desarrollo de este campo —y con los titulares que generaba—, un buen número de ellos mostraba una gran inquietud. Temían que hubiera fallos en la evaluación de los trabajos sobre los nuevos elementos y les preocupaba que las revisiones de esos descubrimientos hubiesen podido quedarse cortas. Algunos pensaban que no había suficientes pruebas para aceptar los elementos más controvertidos, los de número atómico 115 y 117. La integridad científica de la tabla periódica estaba en juego.

Hacia el final de la reunión, uno de los participantes pidió una votación a mano alzada sobre si debían o no anunciar los nombres de los elementos según estaba planeado. La petición revelaba la profunda preocupación de los asistentes. Numerosos investigadores votaron que se retrasara el anuncio, afirma Walter Loveland, químico nuclear de la Universidad Estatal de Oregón en Corvallis. Ello desencadenó una reacción inusitada en algunos de los investigadores rusos que habían encabezado los trabajos que dieron como resultado tres de los elementos. «Patearon y se fueron», recuerda Loveland. «Nunca había visto eso en una reunión de científicos.»

Con todo, los nombres de los elementos fueron comunicados poco después. El nihonio (número atómico 113), el moscovio (115), el teneso (117) y el oganesón (118) se unieron a los 114 elementos descubiertos anteriormente como adiciones permanentes a la tabla periódica. Casi 150 años después de que Dmitri Mendeléyev soñara con esta estructura organizativa, se completó oficialmente la séptima fila de la tabla.

Sin embargo, el modo en el que acontecieron los hechos molestó profundamente a algunos científicos. Claes Fahlander, físico nuclear de la Universidad de Lund, confía en que los resultados experimentales respaldarán, al final, los anuncios del moscovio y el teneso. No obstante, mantiene que fue «prematuro» aprobar esos elementos. «Somos científicos», dice. «No nos valen las creencias, queremos pruebas.»

Mientras el mundo celebra en 2019 el Año Internacional de la Tabla Periódica, el debate sobre las cuatro últimas incorporaciones ha obligado a reformar el proceso de verificación de otros nuevos elementos en el futuro. Y la controversia ha puesto una nube de incertidumbre sobre la última fila de elementos: es posible que los órganos decisorios soliciten la reevaluación de algunos de los últimos descubrimientos.

Parte de la controversia proviene de una desavenencia entre algunos químicos y físicos sobre quiénes deberían ser los legítimos custodios de la tabla periódica. Históricamente, los químicos han ocupado este rol, porque fueron ellos quienes descubrieron, mediante técnicas químicas y a lo largo de siglos de trabajo, los elementos de origen natural.

Durante las últimas décadas, sin embargo, los físicos nucleares son los que han liderado la búsqueda de nuevos elementos, creándolos artificialmente haciendo chocar núcleos atómicos. Puede tardarse años en obtener un solo átomo de estos elementos superpesados, que son también notoriamente inestables, pues se rompen por desintegración radiactiva a veces en fracciones de segundo. Dado que los grupos compiten para ser los primeros en crear los nuevos elementos, cada vez se hace más difícil validar sus hallazgos.

 

Rivalidad entre hermanos

La responsabilidad de aprobar o rechazar nuevos elementos recae en dos organizaciones hermanas: la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) y la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAP). Desde 1999 se ha confiado en el juicio de un comité de expertos conocido como el Grupo de Trabajo Conjunto (Joint Working Party, JWP), presidido por Paul Karol, químico nuclear y profesor emérito de la Universidad Carnegie Mellon. Se reúne periódicamente para evaluar los hallazgos de nuevos elementos. El grupo en su última composición, formada por Karol y cuatro físicos, se reunió en 2012 y se disolvió en 2016.

Durante ese tiempo, el JWP atribuyó el mérito del descubrimiento de los elementos 115, 117 y 118 a una colaboración rusoestadounidense dirigida por el veterano físico nuclear Yuri Oganessian, del Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear, en Dubna. Asimismo, atribuyó el hallazgo del elemento 113 a los investigadores del Centro Nishina de Ciencia basada en el Acelerador RIKEN, cerca de Tokio.

Las decisiones del JWP fueron anunciadas públicamente el 30 de diciembre del año 2015, cuando la IUPAC emitió un comunicado de prensa proclamando el descubrimiento de los cuatro nuevos elementos (que todavía no habían recibido su nombre oficial). Los responsables de la Unión dijeron que habían trabajado rápido para comunicar las decisiones. De hecho, hicieron el anuncio antes de que el comité ejecutivo de la Unión pudiera aprobar las conclusiones del JWP, tal como especifican las reglas publicadas por la Unión (pueden consultarse en el volumen 38 de International Chemistry, la revista de noticias de la IUPAC); esta aprobación tuvo lugar al mes siguiente. Y, lo que todavía resulta más polémico, dice el entonces presidente de la IUPAP, Bruce McKellar, de la Universidad de Melbourne, las propuestas del JWP ni tan siquiera habían sido mostradas a la IUPAP, que habría deseado haberlas visto antes.

Esa omisión agravó las tensiones preexistentes entre las dos organizaciones. Cecilia Jarlskog, física de la Universidad de Lund y presidenta de la IUPAP antes que McKellar, afirma que, durante años, la IUPAC ha dominado injustamente el proceso de asignación de los descubrimientos. (Karol explicó a Nature que, al preparar los informes del JWP, trabajó en contacto, casi de forma exclusiva, con la institución química.) Al expresar su frustración en la reunión de 2016 en Suecia, acusó a la IUPAC de intentar acaparar la atención anunciando el descubrimiento por su cuenta y argumentó que tan solo los físicos «son competentes» para evaluar los anuncios de nuevos elementos.

En esta ocasión, las tensiones entre las comunidades de físicos y de químicos se acentuaron por la crítica hacia el modo en que el JWP había evaluado los hallazgos de los elementos 115 y 117. El JWP apoyó las conclusiones del equipo que había descubierto estos elementos, el cual encontró que las cadenas de desintegración radiactiva de los elementos 115 y 117 encajaban de tal manera que reforzaban ambos hallazgos. Pero este tipo de análisis de «bombardeo múltiple» es especialmente
complicado para los elementos de número atómico impar. Fahlander y sus colaboradores de la Universidad de Lund afirmaron que es bastante improbable que exista coincidencia en el caso del 115 y del 117 —una inquietud que se puso en conocimiento del JWP en febrero de 2015.

Robert Barber, miembro del comité y físico nuclear de la Universidad de Manitoba en Winnipeg, dice que, a pesar de que él y sus compañeros «estaban muy preocupados» por el tipo de prueba (bombardeo múltiple), concluyeron que no había alternativa y llegaron a un consenso sobre todas sus decisiones. Loveland también apoya la decisión general. E incluso si el último JWP se equivocó en algunos detalles, dijo, la historia muestra que es poco probable que sus decisiones sean revocadas.

Sin embargo, el físico nuclear Vladimir Utyonkov, de Dubna, apunta contra el JWP. A pesar de que no está de acuerdo con el argumento del grupo de Lund sobre el bombardeo múltiple y de que está seguro de que los descubrimientos de la colaboración rusoestadounidense son sólidos, mantiene que el comité carecía de expertos «de alto nivel» en síntesis de elementos pesados, y dice que sus informes preliminares contenían numerosos errores. Karol defiende el trabajo que él y sus colegas llevaron a cabo en el JWP, afirmando que intentaban atenerse a los criterios publicados que rigen el proceso de evaluación. En general, dice, «creo que el comité estaba extremadamente cómodo con su informe».

Pero parece que, en la reunión de 2016 en Suecia, la mayoría de los delegados fueron críticos con el JWP. David Hinde, físico nuclear de la Universidad Nacional de Australia en Canberra, preguntó a una cincuentena de los presentes si pensaban que las conclusiones del comité eran «científicamente satisfactorias». Comenta que recibió muy pocas respuestas positivas.

 

Cuestión de evaluación

A pesar de esos problemas, la IUPAC y la IUPAP siguieron adelante en junio de 2016 y anunciaron los nombres de los cuatro nuevos elementos. McKellar admite que tenía dudas al respecto, pero dice que según la mayoría de los físicos y químicos que consultó, las conclusiones generales del JWP —si bien no todos los detalles de sus análisis— probablemente eran sólidas.

Jan Reedijk, entonces presidente de la división de química inorgánica de la IUPAC, explica que el anuncio inicial se hizo pronto para evitar filtraciones a la prensa y satisfacer las demandas de los laboratorios peticionarios, que estaban impacientes por dar la noticia. Para facilitarlo, dice, aprobó rápidamente las conclusiones del JWP en diciembre de 2015 en nombre de su división, después de que hubiesen sido revisados y aceptados para su publicación en la revista Pure and Applied Chemistry de la IUPAC. «Me pareció que se había hecho la revisión adecuada, así que di mi “sí” en menos de una hora.»

Sin embargo, no está claro si tuvo lugar una revisión verdaderamente independiente. Según el director ejecutivo de la unión química, Lynn Soby, antes de hacerse público, el trabajo del JWP se revisó en un proceso en dos etapas. Primero, sus conclusiones (sobre todo las vinculadas a los últimos descubrimientos) pasaron por la revisión de varios laboratorios, así como por otro revisor sugerido por uno de los laboratorios solicitantes. Después, los informes del JWP se mandaron a miembros del comité de terminología, nomenclatura y símbolos de la unión química.

Según Soby, el trabajo del comité fue verificar los errores de expresión y formato; dependía, por tanto, de los propios laboratorios proporcionar el análisis científico. Según ella, ese procedimiento fue adecuado, dado que son los laboratorios los expertos en este campo. Pero uno de esos investigadores, Utyonkov, creyó que la unión química había reclutado a 15 expertos independientes para hacer la revisión científica. Supuso que a él y a dos colegas de Dubna se les había pedido que comprobaran tan solo los hechos y las cifras que aparecían en los informes. «No entiendo cómo podemos ser considerados árbitros independientes», dice.

Pensándolo ahora, Jarlskog habría deseado que ella y el resto de la comunidad de físicos hubiesen prestado más atención a cómo se completó todo el proceso de evaluación, y en especial al arbitraje de las conclusiones del JWP. «Voy a tener pesadillas por lo negligentes que hemos sido.»

Para abordar las inquietudes planteadas, las dos instituciones han acordado nuevos procedimientos para evaluar cualquier futuro elemento. Según las reglas modificadas que se dieron a conocer en mayo de 2018 (pueden consultarse en go.nature.com/2ji1gv4), los presidentes de la IUPAC y la IUPAP tendrán ahora la posibilidad de revisar, independientemente, las conclusiones del JWP antes de anunciarlas de forma conjunta. Para ello deberán llevar a cabo un proceso de evaluación por pares independiente en paralelo al de la revista Pure and Applied Chemistry.

McKellar dice que los cambios tendrán un efecto positivo. «Las uniones internacionales han tejido una relación de confianza al trabajar juntas en esto», dice.

Pero esos cambios no satisfacen a algunos críticos como Jarlskog. «Simplemente, no creo que las nuevas reglas vayan a cambiar nada», vaticina.

 

[Artículo original publicado en Nature, vol. 558, págs. 175-176, 2018. Traducido con el permiso de Nature Research Group © 2019]

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