Negli ultimi anni un elemento chimico, il plutonio, si è imposto all’attenzione più di tutte le altre sostanze messe insieme, fin dal caso dell’avvelenamento della spia russa Litvinenko. Ogni atomo di questo ingrediente dei reattori nucleari è stato prodotto dall’uomo; il plutonio fa parte di un gruppo di oltre venti elementi sintetizzati dall’uomo a partire dalle prime ricerche sull’atomo, che in diverse circostanze sono diventati molto più che dei mostri di laboratorio.
La maggior parte del mondo materiale è composta soltanto da pochi elementi chimici, quali il carbonchio, l’ossigeno, l’azoto, il calcio ed il ferro, ma sono molti altri gli elementi che contribuiscono in misura. A partire dalla fine del XIX, si sapeva dell’esistenza in natura di 92 elementi diversi. Oltre il 92°, l’uranio, tutti gli elementi sono artificiali e sono noti come elementi transuranici. Gli elementi differiscono uno dall’altro nella loro struttura atomica. Gli atomi sono composti da tre tipi di particelle subatomiche: elettroni, protoni e neutroni. I protoni, che possiedono una carica elettrica positiva, ed i neutroni, che sono elettricamente neutri, sono raggruppati insieme nel nucleo centrale dell’atomo, mentre gli elettroni, carichi negativamente, si muovono nello spazio intorno al nucleo. Il numero di protoni presenti nel nucleo, chiamato numero atomico, definisce l’elemento di cui l’atomo è parte: ad esempio, ogni atomo di uranio possiede 92 protoni e diremo perciò che il numero atomico dell’uranio è 92. Il numero di neutroni può, tuttavia, differire lievemente anche per uno stesso elemento: atomi con lo stesso numero di protoni, ma con diverso numero di neutroni, sono detti isotopi.
L’uranio e certi altri elementi con qualche protone in meno sono naturalmente instabili. Il loro nucleo tende a scindersi in frammenti più piccoli, liberando al contempo energia, talvolta sotto forma di radiazioni elettromagnetiche altamente energetiche, chiamate raggi gamma. Per alcuni anni si credette che, a causa dell’instabilità dell’uranio, non potessero esistere elementi con numero atomico più elevato, ma nel 1940, questa supposizione si rivelò sbagliata. In realtà, negli anni successivi gli scienziati hanno gradualmente elevato il numero atomico dell’elemento noto più pesante da 92 a 118 (con l’elemento Ununoctium, Uuo nella tavola periodica). Gli elementi creati artificialmente sono stati ottenuti principalmente in due modi. Per capire la ragione di ciò, è necessario dare un’ulteriore occhiata al numero atomico. In certe circostanze, i neutroni possono tramutarsi in protoni e viceversa. Un modo con qui questa conversione può essere indotta, scoperto negli anni Trenta dal tema di Enrico Fermi, è il bombardamento di un atomo con dei neutroni.