Usted preguntó específicamente sobre nuevos “elementos” en lugar de nuevos “isótopos”. El elemento se define por su número atómico Z, que es el número de protones en el núcleo. Para sintetizar un nuevo elemento, debe cambiar la cantidad de protones. Esto se puede lograr de varias maneras:
- fisionando un núcleo grande en partes más pequeñas. Por ejemplo, un núcleo U235 se puede dividir golpeándolo con un neutrón lento. Esto generalmente hace que el núcleo se rompa en aproximadamente 4 o 5 piezas. Por lo general, también se produce una pieza más grande como Xenon-135 y una pieza más pequeña como Rubidium-98 y típicamente 2 o 3 neutrones.
- Si comienza con un núcleo que tiene demasiados neutrones, normalmente emite espontáneamente un electrón que convierte un neutrón en un protón. Esto se llama emisión beta y aumenta Z en uno. Por ejemplo, que Rubidium-98 podría cambiar a Strontium-98 y luego a Yttrium-98. Muchos de estos isótopos de neutrones en exceso se forman por fisión en reactores nucleares.
- Si comienza con un núcleo que tiene demasiados protones, normalmente emite espontáneamente un núcleo de helio-4 que es de 2 protones y 2 neutrones. Esto se llama emisión alfa y disminuye Z en dos, al tiempo que disminuye el peso atómico en cuatro. Así es como se descomponen el uranio 238 natural y el torio 232.
- También puede bombardear materiales objetivo con fotones de alta energía (rayos gamma), protones, neutrones, partículas alfa, deuterio, tritio, neón, etc. Estos pueden interrumpir el núcleo de manera que cambie el número atómico. Con estos métodos es muy difícil hacer cantidades macroscópicas de material nuevo. Pero así es como se forman los elementos sintéticos muy grandes como Mendelevium. Se han creado unos pocos átomos de Mendelevio rompiendo partículas alfa en Einsteinium, que fue formado por el bombardeo de neutrones en un reactor nuclear de alta potencia.