Quel est l’élément le plus lourd de l’Univers ?

Les éléments chimiques sont les briques de base de la matière. Certains sont naturels, d’autres sont artificiels. Certains sont légers, d’autres sont lourds. Mais comment définir la lourdeur d’un élément ? Quel est l’élément le plus lourd de l’Univers ? Et pourquoi est-ce important de le savoir ? Dans cet article, nous allons vous présenter les différents critères pour mesurer la lourdeur d’un élément, et vous faire découvrir les éléments les plus lourds selon ces critères.

Qu’est-ce que la lourdeur d’un élément ?

Les éléments chimiques sont classés selon leur numéro atomique et leurs propriétés dans le tableau périodique. Mais comment savoir quel est l’élément le plus lourd ? Tout dépend de ce qu’on entend par “lourd”. En science, il faut distinguer la masse et le poids. La masse est une quantité de matière qui ne change pas selon le lieu, alors que le poids est une force qui dépend de la gravité. Ainsi, quand on parle de l’élément le plus lourd, on fait référence à sa masse et non à son poids.

Lire aussi Le CERN produit des hypernoyaux, un nouveau type de matière exotique

Il existe deux façons de mesurer la masse d’un élément : la masse atomique et la densité. La masse atomique est le nombre de protons et de neutrons dans le noyau d’un atome. La densité est la masse par unité de volume. Par exemple, un kilogramme de plomb occupe moins de place qu’un kilogramme de plumes, car le plomb est plus dense.

L’élément naturel le plus lourd selon la masse atomique

L’élément naturel qui a la plus grande masse atomique est généralement l’uranium. L’uranium 238, qui est l’isotope naturel le plus abondant et le plus stable, a une masse atomique de 238, ce qui correspond au nombre de protons et de neutrons dans son noyau. L’uranium 238 a 146 neutrons et 92 protons.

Mais il existe un autre élément naturel qui a une masse atomique encore plus élevée : le plutonium (94 protons). Le plutonium a été découvert en 1940 en laboratoire par Glenn T. Seaborg et son équipe à l’université de Berkeley, en Californie, mais il existe aussi à l’état naturel dans certaines météorites. Le plutonium 244 est donc l’isotope naturel le plus lourd connu.

Lire aussi Des physiciens observent pour la première fois une particule décrite il y a plus d’une décennie

Le plutonium est un élément radioactif, c’est-à-dire qu’il se désintègre spontanément en émettant des particules et des rayonnements. Le plutonium 244 a une période radioactive d’environ 80 millions d’années, ce qui signifie qu’il faut ce temps pour que la moitié des atomes se désintègrent.

Le plutonium est utilisé comme combustible nucléaire dans les réacteurs et comme matière fissile dans les armes nucléaires. Il présente des risques pour la santé et l’environnement en cas d’exposition ou de contamination.

L’élément artificiel le plus lourd selon la masse atomique

Mais des éléments artificiels encore plus lourds que le plutonium ont été créés. L’oganesson (symbole Og), aussi appelé ununoctium, est l’élément le plus lourd jamais synthétisé. Il a une masse atomique de 294, 118 protons et 176 neutrons. Il a été obtenu en 2002 à l’Institut unifié de recherches nucléaires (JINR) à Doubna, près de Moscou, en Russie, en faisant réagir du californium 249 avec du calcium 48. Il porte le nom du physicien nucléaire Yuri Oganessian, qui a contribué à la découverte de plusieurs éléments superlourds.

Lire aussi Des scientifiques dévoilent la structure interne d’un neutron avec une précision effarante

L’oganesson est un élément très instable, qui ne dure que quelques fractions de seconde avant de se désintégrer. Seuls trois atomes de 294 Og ont été observés lors de sa découverte. Sa période radioactive est inférieure à 1 milliseconde.

L’oganesson appartient à la famille des gaz nobles, qui sont normalement des éléments inertes et non réactifs. Mais il pourrait avoir des propriétés chimiques différentes de ses congénères en raison de sa structure électronique modifiée par des effets quantiques.

L’élément le plus lourd selon la densité

La masse atomique n’est pas le seul critère pour mesurer la lourdeur d’un élément. On peut aussi considérer la densité, c’est-à-dire la masse par unité de volume. Par exemple, un kilogramme de plomb occupe moins de place qu’un kilogramme de plumes, car le plomb est plus dense.

Lire aussi Des scientifiques dévoilent le tout premier portrait d’un photon isolé

La densité n’est pas directement liée à la masse atomique, donc l’uranium n’est pas forcément l’élément le plus dense si on compare des volumes égaux d’uranium et d’un autre élément. L’élément le plus dense est l’osmium, suivi de près par l’iridium. Ces deux éléments ont une densité presque deux fois supérieure à celle du plomb. L’osmium a une densité estimée à 22,61 g/cm3 et l’iridium a une densité estimée à 22,65 g/cm3, mais cette valeur n’a pas été confirmée expérimentalement pour l’iridium.

L’osmium est un élément rare, qui se trouve principalement dans les alliages naturels avec d’autres métaux du groupe du platine. Il a une couleur bleu-gris et un éclat métallique. Il est très dur et résistant à la corrosion.

L’osmium est utilisé comme catalyseur dans certaines réactions chimiques, comme additif dans certains alliages métalliques et comme revêtement dans certaines applications optiques. Il présente des risques pour la santé en cas d’inhalation ou de contact avec la peau.

Lire aussi Des physiciens observent une anomalie dans les prédictions d’Einstein concernant l’espace-temps