Imaginez un flash lumineux si bref qu’aucun œil humain, aucune caméra classique ne pourrait jamais le capter. Un éclair d’existence si fugace qu’il faudrait des instruments capables de mesurer le millionième de seconde pour espérer en garder une trace. C’est exactement ce qui s’est produit dans les entrailles d’un accélérateur de particules russe, quand des physiciens ont réussi à faire naître, l’espace d’un instant volé à l’infiniment petit, l’un des atomes les plus lourds jamais créés par l’homme. Un atome tellement instable qu’il a littéralement disparu avant que quiconque ait pu vraiment l’observer.

Un atome qui vit moins d’une milliseconde et qui bouleverse la physique nucléaire

Dans le tableau périodique que l’on a tous fréquenté sur les bancs de l’école, chaque case représente un élément stable, palpable, souvent présent dans notre quotidien. L’oganesson, désigné par le symbole Og et portant le numéro atomique 118, échappe totalement à cette logique. Cet élément ne se trouve nulle part dans la nature. Il n’existe que le temps d’un battement de cœur nucléaire, avec une demi-vie estimée à seulement 0,89 milliseconde. Pour donner une idée de cette fugacité extrême, un clignement d’œil humain dure environ cent fois plus longtemps que la vie entière de cet atome.

Ce chiffre, aussi minuscule soit-il, a pourtant suffi à bouleverser notre compréhension de la matière. L’oganesson occupe la dernière case connue du tableau périodique, celle des gaz nobles les plus lourds, aux côtés du xénon ou du radon. Mais contrairement à ses cousins plus légers, il n’a jamais pu être observé chimiquement ni spectroscopiquement, sa durée de vie étant bien trop courte pour permettre la moindre analyse approfondie.

Dubna, la fabrique russe des éléments qui n’existent nulle part ailleurs

C’est au sein du Joint Institute for Nuclear Research, plus connu sous le nom d’Institut unifié de recherches nucléaires de Dubna, en Russie, que cette prouesse scientifique a vu le jour. Cette ville, située à une centaine de kilomètres au nord de Moscou, s’est forgée depuis des décennies une réputation de véritable laboratoire à ciel ouvert pour la création d’éléments superlourds. C’est sous la direction du physicien Yuri Oganessian, en collaboration avec le Lawrence Livermore National Laboratory aux États-Unis, que les équipes ont mené les expériences décisives.

L’histoire de la découverte de l’élément 118 n’a d’ailleurs pas été un parcours sans embûches. Une première annonce, faite en 1999 par une équipe américaine dirigée par Victor Ninov, avait suscité un immense enthousiasme dans la communauté scientifique. Mais cette annonce a dû être rétractée en 2001, après l’échec d’une vérification indépendante et surtout après la révélation d’une fabrication de données par l’auteur principal. Un épisode douloureux pour la physique nucléaire, qui a rendu la véritable découverte de Dubna, quelques années plus tard, d’autant plus précieuse.

Calcium contre californium, la collision qui a créé l’impossible

Pour donner naissance à cet atome improbable, les chercheurs russes ont utilisé une méthode devenue emblématique de la synthèse des éléments superlourds. Dans un cyclotron, ils ont propulsé des noyaux de calcium-48 à très grande vitesse contre une cible faite de californium-249, un élément lui-même déjà extrêmement rare et radioactif. Cette collision, réalisée en 2002 puis reproduite en 2005 pour confirmer les résultats, a permis de fusionner les noyaux de ces deux éléments pour créer, l’espace d’un instant, un noyau contenant l’incroyable nombre de 118 protons.

On peut comparer cette opération à une sorte de tir de précision cosmique, où il faut viser juste parmi des milliards de tentatives infructueuses pour qu’une seule collision produise, par un heureux hasard de la physique nucléaire, la fusion recherchée. C’est cette rareté extrême qui explique pourquoi seulement quelques atomes d’oganesson ont pu être produits depuis le début des expériences, faisant de cet élément l’un des plus difficiles à obtenir de toute l’histoire de la chimie.

Pourquoi l’oganesson s’évapore avant même d’exister vraiment

La brièveté fulgurante de la vie de l’oganesson-294, son unique isotope confirmé, tient à un déséquilibre fondamental au cœur même de son noyau. Avec 118 protons tous chargés positivement, entassés dans un espace minuscule, les forces de répulsion électromagnétique deviennent presque incontrôlables. Seule la force nucléaire forte, qui agit à très courte distance, parvient encore à maintenir cet édifice fragile. Mais l’équilibre est si précaire que le noyau se désintègre presque instantanément.

Concrètement, moins d’une milliseconde après sa création, le noyau d’oganesson émet une particule alpha et se transforme en livermorium, un autre élément superlourd tout aussi éphémère. On peut imaginer cette réaction comme un château de cartes empilé jusqu’au plafond, qui s’effondre dès qu’on retire le souffle qui le maintenait debout. C’est précisément cette instabilité chronique qui empêche toute étude chimique classique de l’élément, condamné à demeurer une curiosité purement théorique.

L’îlot de stabilité, ce graal que les physiciens n’ont toujours pas atteint

Derrière cette quête de l’oganesson se cache un objectif bien plus ambitieux, celui de découvrir un hypothétique îlot de stabilité. Selon les modèles théoriques, certains noyaux encore plus lourds, dotés d’une combinaison particulière de protons et de neutrons, pourraient posséder une durée de vie bien plus longue, se comptant peut-être en secondes voire en années. Ce serait une véritable révolution, ouvrant la porte à de nouveaux éléments dont on ignore encore tout des propriétés chimiques.

La reconnaissance officielle de l’oganesson par l’Union internationale de chimie pure et appliquée à la fin de l’année 2015 a marqué une étape importante dans cette course. Son nom, choisi en juin 2016 puis entériné définitivement en novembre de la même année, honore directement Yuri Oganessian, dont les travaux ont permis de repousser les frontières du tableau périodique. Mais l’îlot de stabilité, lui, reste encore un horizon lointain, un graal que la physique nucléaire poursuit sans relâche depuis des décennies.

Aujourd’hui, alors que les jours raccourcissent et que l’automne installe ses lumières dorées, on peut trouver un certain vertige à penser que, dans un accélérateur russe, des physiciens continuent de traquer des particules d’existence plus fugace encore qu’une feuille qui tombe. L’oganesson demeure un symbole fascinant de cette frontière entre ce que la matière peut être et ce qu’elle ne parvient à être qu’un instant, avant de retourner au néant qui l’a fait naître. Et si, quelque part dans les prochaines années, un noyau plus stable venait enfin confirmer l’existence de cet îlot tant recherché, ce serait sans doute l’une des plus grandes révolutions de la chimie moderne.