Что такое остров стабильности в химии
Сверхтяжелые шаги в неизвестное
В Дубне запустили новую установку для синтеза новых элементов таблицы Менделеева
Таблица Менделеева, которой в этом году исполнилось 150 лет, последний раз менялась в 2016 году, когда в нее добавили сразу четыре новых элемента — нихоний (113), московий (115), теннессин (117) и оганессон (118). Но последний из них, 117-й элемент, названный в честь штата Теннесси, был синтезирован почти десять лет назад, в конце 2009 года. С тех пор синтезировать ядра новых элементов физикам не удавалось, хотя попытки были. В понедельник, 25 марта, в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне официально запущен ускоритель ДЦ-280, который являлся сердцем «фабрики сверхтяжелых элементов». Редакция N + 1 решила разобраться, чего ждать от новой установки, закончится ли таблица Менделеева на 118-й клетке и смогут ли физики найти новых обитателей «острова стабильности».
«Сколь-нибудь строгих ядерных теорий вообще не существует, нам приходится опираться на эмпирику. Мы знаем, что происходит в одной реакции слияния ядер, и можем это как-то экстраполировать на близкие области, но точно предсказать результат того или иного эксперимента мы пока не можем», — объясняет Андрей Попеко, заместитель директора Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. Он знает, о чем говорит: Попеко участвовал почти во всех экспериментах по синтезу новых элементов за последние десятилетия.
Элементы тяжелее урана (атомный номер 92) не встречаются в природе, но их можно нарабатывать в ядерных реакторах. Однако для получения элементов тяжелее 100-го (фермий) реакторы уже не подходят, нужны ускорители, где сверхтяжелые ядра получаются в результате столкновений ядра-«снаряда» и ядра-«мишени».
Читатели могут составить себе приблизительное представление о масштабах этой работы, познакомившись с нашей игрой «Алхимии отцовой пережитки» — она наглядно демонстрирует, насколько сложно подобрать результативную пару.
Чтобы понять, почему все-таки сложно, попробуем разобраться в причинах нестабильности атомов.
Непредсказуемая нестабильность
Если мы представим себе, что ядро атома представляет собой точечный положительный заряд, то законы квантовой механики допускают существование атомов с атомными номерами до 137-го, а если мы учтем, что ядро имеет ненулевой размер, то граница окажется еще дальше — где-то на уровне 174–176. Однако реальные границы существования атомов находятся гораздо ближе — из-за нестабильности самих ядер.
Их стабильность определяется максимальным числом протонов и нейтронов, при котором энергия связи ядра остается положительной. Разная энергия связи означает разный срок существования атома. Поскольку процесс распада атомных ядер вероятностный и никто не может предсказать, в какой момент распадется то или иное ядро, то обычно, когда хотят измерить срок жизни изотопа, говорят о периоде полураспада — то есть о сроке, за который распадется половина имеющихся ядер.
Последний «почти» стабильный элемент — висмут-209, чей период полураспада немного превышает 10 19 лет, с ядром, которое состоит из 83 протонов и 126 нейтронов. За висмутом следуют нестабильные элементы — полоний, астат, радон, чьи периоды полураспада варьируются от дней до микросекунд. За ними уровень стабильности ядер начинает расти: у тория и урана период полураспада составляет 10 10 и 10 9 лет, и эти элементы в значительном количестве присутствуют в земной коре.
Для трансурановых элементов уровень стабильности начинает быстро падать: добавление 10 протонов в ядро урана, то есть переход от атомного номера 92 к 102 (нобелий), сокращает период полураспада в 10 16 раз. В этом случае речь идет о так называемом альфа-распаде, когда ядро спонтанно испускает альфа-частицу — ядро гелия — и превращается в ядро элемента с атомным номером на две единицы меньше. Однако есть и второй способ распада, при котором ядро спонтанно делится на два сравнимых по массе «осколка», — спонтанное деление. И его вероятность растет еще быстрее, здесь различия между ураном и нобелием достигают 23 порядков. Пределы существования тяжелых ядер ставит вероятность именно этого типа распада.
Еще Нильс Бор подсчитал, что потенциальный барьер для спонтанного распада ядра урана составляет 6 мегаэлектронвольт — то есть столько энергии надо «закачать» в ядро, чтобы оно распалось на два осколка. В случае с более тяжелыми элементами, например с калифорнием-252, высота барьера оказывается уже 4 мегаэлектронвольта.
Схема ускорителя ДЦ-280
Однако в 1962 году в экспериментах в Дубне был зафиксирован странный факт: ядра хорошо изученного америция-242, делящегося спонтанно с периодом полураспада 10 14 лет, распадались с двумя принципиально разными периодами — один уже известный (10 14 лет), а другой — 0,014 секунды.
Позже подобного рода «двойные» сроки распада были обнаружены у 31 типа ядер элементов с номерами от 92 до 97. Ученые пришли к выводу, что эти сроки соответствуют двум принципиально разным состояниям ядер — основному и изомерному, то есть структура одного и того же ядра может различаться настолько, что периоды их полураспада могут различаться на много порядков. Это никак не соответствовало капельной модели.
Кроме того, было обнаружено, что особой стабильностью отличаются ядра с определенными — «магическими» — числами протонов и нейтронов.
Магический путь к острову стабильности
Советский физик Дмитрий Иваненко в 1930-х годах впервые дал объяснение этой «магии»: он предположил, что атомные ядра состоят из множества составленных из нейтронов и протонов оболочек (напоминающих электронные оболочки атома).
В 1949 году эту теорию развили Мария Гёпперт-Майер и Йоханнес Йенсен, за что им впоследствии была присуждена Нобелевская премия. Магические числа нейтронов и протонов соответствуют полностью заполненным оболочкам, и такие ядра отличаются большей стабильностью по сравнению со своими «соседями» с незаполненными оболочками.
Для протонов магическими являются числа Z = 2, 8, 20, 50, 82, 114, 126, для нейтронов — числа N = 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Особенно устойчивыми оказываются дважды магические ядра, в которых одновременно заполнены и протонная, и нейтронная оболочки — например, ядра кислорода-16 или свинца-208.
Трансфермиевая война
В 1950-е годы, когда начались первые эксперименты по синтезу трансфермиевых элементов с помощью ускорителей, между США и СССР началась ожесточенная конкуренция, напоминающая космическую гонку. В ней была ясная цель — заполнить очередную клетку таблицы Менделеева, а сами эксперименты должны были наглядно продемонстрировать преимущество страны (и общественного строя) в «стратегической» науке — ядерной физике.
Главными соперниками были Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) и Лаборатория ядерных реакций имени Флерова в ОИЯИ. Позже к ним присоединились Центр исследования тяжелых ионов в Дармштадте (GSI Helmholtzzentrum fur Schwerionenforschung) и японский центр RIKEN.
Первая победа — синтез 101-го элемента, названного в честь создателя периодической системы менделевием, досталась Беркли в 1955 году. Менделевий был получен путем бомбардировки мишени из эйнштейния ядрами гелия. Ядра нового элемента существовали чуть менее двух часов, позже удалось получить изотопы со сроком жизни до 28 дней. В той же лаборатории были получены 102-й и 103-й элементы, названные нобелием и лоуренсием. Позже эти «открытия» были признаны ошибочными.
В 1963 году настала очередь Дубны — были синтезированы элементы 102, 103. В реакции плутония и неона был синтезирован 104-й элемент с периодом полураспада около 1/10 секунды. Это стало началом многолетнего конфликта, так называемой «трансфермиевой войны».
В то время считалось, что элементы за лоуренсием существовать принципиально не могут. Кроме того, советские физики предложили для 104-го элемента название «курчатовий», а американцы, получившие этот же элемент в 1969 году в реакции калифорния и углерода — «резерфордий». Главным аргументом против служил тот факт, что Игорь Курчатов был участником советского атомного проекта (впрочем, впоследствии это не помешало американцам предложить для 106-го элемента название в честь физика Гленна Сиборга, участвовавшего в Манхэттенском проекте).
В результате возникли национальные варианты таблицы Менделеева — в социалистических странах в клетке 104-го элемента стояло обозначение Ku, а в клетке 105-го элемента — Ns (нильсборий), в честь Нильса Бора, а странах Запада — Rf (резерфордий) и Ha (ганий, в честь физика Отто Гана).
Только в 1997 году «трансфермиевая война» закончилась и стороны пришли к компромиссу. За 104-м элементом было закреплено название резерфордий, 105-й был назван дубнием, 106-й — сиборгием (хотя Сиборг на тот момент был жив), 107-й — борием, 108-й — хассием, а 109-й — мейтнерием в честь физика Лизы Мейтнер.
Строго говоря, «магические» ядра не всегда оказываются настолько стабильными, как ожидалось. Например, в некоторых экспериментах ученые наблюдали, что «магичность» чисел Z = 20 и N = 28 исчезает и они заменяются числами Z = 14, 16 и N = 32, 34 соответственно. Поэтому для подтверждения «магии» приходится проводить эксперименты. Например, в 2017 году физикам удалось доказать двойную «магичность» никеля-78, а в декабре 2018 года в ЦЕРНе была подтверждена двойная «магичность» олова-132.
Однако в 1966 году оболочечная теория позволила ученым из ОИЯИ в Дубне сделать крайне интригующее предсказание: о возможности существования сверхтяжелых ядер с достаточно длительным периодом полураспада — островом стабильности. Согласно расчетам, в центре острова стабильности должен был находиться изотоп 114-го элемента, содержащий 184 нейтрона.
Карта стабильности элементов, в правом верхнем углу — остров стабильности
Общий вид ускорителя ДЦ-280
Бьем аккуратно
Кроме того, ядро может просто не успеть сформироваться, как произойдет распад — это то, что ученые называют квазиделением.
Успех синтеза во многом зависит от количества нейтронов в ядре. Чем больше нейтронов в тяжелом ядре, тем оно стабильнее. Например, у самого долгоживущего изотопа фермия, фермия-257, который «живет» примерно год, 100 протонов и 157 нейтронов. Много протонов дают сильное кулоновское расталкивание, и чтобы его «уравновесить», нужно больше электрически нейтральных частиц.
Поэтому, объясняет Попеко, нужно брать как можно более тяжелую бомбардирующую частицу, и более тяжелую мишень, обогащенную нейтронами. Легкие «снаряды», где заведомо мало нейтронов, в этом случае — не очень удачный выбор.
«Например, для синтеза 114-го элемента в качестве снаряда берут кальций-48 и самый тяжелый изотоп плутония — 244-й — в качестве мишени. Тогда вы получаете максимально нейтронно-обогащенный 114-й. И то же самое с кюрием-248: если вам нужен 118-й элемент, то доступен калифорний-249», — говорит ученый.
Более 96 процентов природного кальция приходится на изотоп кальций-40, на долю тяжелого кальция-48 приходится всего 0,18 процента, и получить его в достаточных количествах непросто. Однако физики научились получать достаточно эффективные пучки из этих снарядов, что позволило расширить таблицу Менделеева до 118-й клетки.
Но сейчас возможности этой «волшебной пули» уже исчерпаны — для движения к 119 и 120 элементу для кальция-48 не удается подобрать мишень, поскольку нужные для этого элементы не удается получить в достаточных количествах. Требуются новые, более тяжелые снаряды.
Чем хороша новая машина
Установки для синтеза сверхтяжелых элементов — не коллайдеры физиков высоких энергий, для них не требуются фантастические скорости и энергии частиц, намного важнее точность и интенсивность пучка.
Все «российские» элементы ученые ОИЯИ синтезировали на циклотроне У-400, запущенном еще в советские времена. На этом циклотроне разгоняются снаряды (например, ионы кальция-48), которые затем бьют в мишень — быстро вращающееся колесо с секторами из титановой фольги с нанесенными на нее миллиграммовыми количествами вещества-мишени. Выбитые из мишени ядра попадают в газонаполненный сепаратор.
«Он заполнен гелием или водородом под давлением примерно 1 миллиметр ртутного столба, здесь легкие и быстрые частицы сталкиваются с атомами и теряют или приобретают электроны. Процесс этого взаимодействия для легких и тяжелых частиц разный, и их можно разделить магнитным полем», — объясняет Попеко.
По его словам, магнитное поле «заворачивает» легкие частицы, например ионы кальция, в болванку-стоппер, а тяжелые ядра летят дальше и попадают в детектор, где и фиксируется рождение нового элемента.
Главное преимущество «фабрики сверхтяжелых элементов» (так физики из Дубны называют новый ускорительный комплекс) — высокая интенсивность пучка. Как ожидается, она составит от 5 до 10 микроампер — поскольку речь идет о потоке заряженных частиц, интенсивность пучка измеряется в тех же единицах, что и сила тока. Это примерно в 10 раз больше, чем интенсивность пучка на У-400, где ток составлял примерно 1 микроампер.
Мишень для синтеза сверхтяжелых элементов — колесо с секторами из титановой фольги с нанесенным на нее изотопом
За пределами таблицы Менделеева: зачем ищут трансурановые элементы
Химический материк
Полтора века назад, когда Дмитрий Иванович Менделеев открыл Периодический закон, было известно только 63 элемента. Упорядоченные в таблицу, они легко раскладывались по периодам, каждый из которых открывается активными щелочными металлами и заканчивается (как выяснилось позже) инертными благородными газами. С тех пор таблица Менделеева увеличилась почти вдвое, и с каждым расширением Периодический закон подтверждался снова и снова. Рубидий так же напоминает калий и натрий, как ксенон — криптон и аргон, ниже углерода располагается во многом похожий на него кремний. Сегодня известно, что эти свойства определяются числом электронов, вращающихся вокруг атомного ядра.
Они заполняют «энергетические оболочки» атома одну за другой, как зрители, по порядку занимающие сиденья на своих рядах в театре: тот, кто оказался последним, определит химические свойства всего элемента. Атом с полностью заполненной последней оболочкой (как гелий с его двумя электронами) будет инертным; элемент с одним «лишним» электроном на ней (как натрий) станет активно образовывать химические связи. Число отрицательно заряженных электронов на орбитах связано с количеством положительных протонов в ядре атома, и именно числом протонов отличаются разные элементы.
Зато нейтронов в ядре одного и того же элемента может быть разное количество, заряда у них нет, и на химические свойства они не влияют. Но в зависимости от числа нейтронов водород может оказаться тяжелее гелия, а масса лития — достигать семи вместо «классических» шести атомных единиц. И если список известных элементов сегодня приближается к отметке в 120, то число ядер (нуклидов) перевалило за 3000. Большинство из них нестабильны и спустя некоторое время распадаются, выбрасывая «лишние» частицы в ходе радиоактивного распада. Еще больше нуклидов неспособны существовать в принципе, моментально разваливаясь на куски. Так материк стабильных ядер окружает целое море неустойчивых сочетаний нейтронов и протонов.
Море Неустойчивости
Судьба ядра зависит от числа нейтронов и протонов в нем. Согласно оболочечной теории строения ядра, выдвинутой еще в 1950-х, частицы в нем распределяются по своим энергетическим уровням так же, как электроны, которые вращаются вокруг ядра. Некоторые количества протонов и нейтронов дают особо устойчивые конфигурации с полностью заполненными протонными или нейтронными оболочками — по 2, 8, 20, 28, 50, 82, а для нейтронов еще и 126 частиц. Эти числа называются «магическими», а самые стабильные ядра содержат «дважды магические» количества частиц — например, 82 протона и 126 нейтронов у свинца или по два — в обычном атоме гелия, второго по распространенности элемента во Вселенной.
Последовательный «Химический материк» элементов, которые можно найти на Земле, заканчивается свинцом. За ним следует череда ядер, которые существуют намного меньше возраста нашей планеты. В ее недрах они могут сохраниться разве что в малых количествах, как уран и торий, или вовсе — в следовых, как плутоний. Из породы извлечь его невозможно, и плутоний нарабатывают искусственно, в реакторах, бомбардируя нейтронами урановую мишень. Вообще современные физики обращаются с ядрами атомов, как с деталями конструктора, заставляя их присоединять отдельные нейтроны, протоны или целые ядра. Это и позволяет получать все более и более тяжелые нуклиды, пересекая пролив «моря Неустойчивости».
Цель путешествия подсказана той же оболочечной теорией строения ядра. Это — область сверхтяжелых элементов с подходящим (и очень большим) числом нейтронов и протонов, легендарный «остров Стабильности». Расчеты говорят, что некоторые из местных «жителей» могут существовать уже не доли микросекунд, а на много порядков дольше. «В определенном приближении их можно рассматривать как капельки воды, — объяснил нам академик РАН Юрий Оганесян. — Вплоть до свинца следуют ядра сферические и устойчивые. За ними следует полуостров умеренно стабильных ядер — таких как торий или уран, — который вытягивается отмелью сильно деформированных ядер и обрывается в нестабильное море. Но еще дальше, за проливом, может находиться новая область сферических ядер, сверхтяжелых и устойчивых элементов с номерами 114, 116 и далее». Время жизни некоторых элементов на «острове Стабильности» может длиться уже годы, и то и миллионы лет.
Остров Стабильности
Трансурановые элементы с их деформированными ядрами удается создать, бомбардируя нейтронами мишени из урана, тория или плутония. Обстреливая их разогнанными в ускорителе легкими ионами, можно последовательно получить ряд элементов еще тяжелее — но в какой-то момент наступит предел. «Если рассматривать разные реакции — присоединение нейтронов, присоединение ионов — как разные «корабли», то все они не помогут нам доплыть до «острова Стабильности», — продолжает Юрий Оганесян. — Для этого потребуется «судно» и побольше, и другой конструкции. В качестве мишени придется использовать нейтроноизбыточные тяжелые ядра искусственных элементов тяжелее урана, а бомбардировать их потребуется большими, тяжелыми изотопами, содержащими много нейтронов, такими как кальций-48».
Работа над таким «кораблем» оказалась по силам лишь большой международной команде ученых. Инженеры и физики комбината «Электрохимприбор» выделили из природного кальция исключительно редкий 48-й изотоп, содержащийся здесь в количестве менее 0,2%. Мишени из урана, плутония, америция, кюрия, калифорния приготовили в Димитроградском НИИ Атомных реакторов, в Ливерморской национальной лаборатории и в Национальной лаборатории в Оук-Ридже в США. Ну а ключевые эксперименты по синтезу новых элементов были проведены академиком Оганесяном в Объединенном институте ядерной физики (ОИЯИ), в Лаборатории ядерных реакций имени Флёрова. «Наш ускоритель в Дубне работал по 6−7 тысяч часов в год, разгоняя ионы кальция-48 примерно до 0,1 скорости света, — объясняет ученый. — Эта энергия необходима, чтобы некоторые из них, ударяясь в мишень, преодолели силы кулоновского отталкивания и слились с ядрами ее атомов. Например, 92-й элемент, уран, даст ядро нового элемента с номером 112, плутоний — 114, а калифорний — 118».
«Такие ядра должны быть уже достаточно стабильны и распадаться будут не сразу, а станут последовательно выбрасывать альфа-частицы, ядра гелия. А уж их мы прекрасно умеем регистрировать», — продолжает Оганесян. Сверхтяжелое ядро выбросит альфа-частицу, превратившись в элемент на два атомных номера легче. В свой черед и дочернее ядро потеряет альфа-частицу и превратится во «внучатое» — еще на четыре легче, и так далее, пока процесс последовательного альфа-распада не закончится случайным появлением и моментальным спонтанным делением, гибелью неустойчивого ядра в «море Нестабильности». По этой «генеалогии» альфа-частиц Оганесян и его коллеги проследили всю историю превращения полученных в ускорителе нуклидов и очертили ближний берег «острова Стабильности». После полувекового плавания на него высадились первые люди.
Новая земля
Уже за первое десятилетие XXI века в реакциях слияния актинидов с ускоренными ионами кальция-48 были синтезированы атомы элементов с номерами от 113 и вплоть до 118-го, лежащего на дальнем от «материка» берегу «острова Стабильности». Время их существования уже на порядки больше, чем у соседей: например, элемент 114 сохраняется не миллисекунды, как 110-й, а десятки и даже сотни секунд. «Такие вещества уже доступны для химии, — говорит академик Оганесян. — А значит, мы возвращаемся к самому началу путешествия и теперь можем проверить, соблюдается ли для них Периодический закон Менделеева. Будет ли 112-й элемент аналогом ртути и кадмия, а 114-й — аналогом олова и свинца»? Первые же химические эксперименты с изотопом 112-го элемента (коперниция) показали: видимо, будут. Ядра коперниция, вылетающие из мишени при бомбардировке, ученые направляли в длинную трубку, включающую 36 парных детекторов, частично покрытых золотом. Ртуть легко образует устойчивые интерметаллические соединения с золотом (это свойство используется в древней технике позолоты). Поэтому ртуть и близкие к ней атомы должны оседать на золотой поверхности первых же детекторов, а радон и атомы, близкие к благородным газам, могут добираться до конца трубки. Послушно следуя Периодическому закону, коперниций проявил себя родственником ртути. Но если ртуть стала первым известным жидким металлом, то коперниций, возможно, окажется первым газообразным: температура его кипения ниже комнатной. По словам Юрия Оганесяна, это только блеклое начало, и сверхтяжелые элементы с «острова Стабильности» откроют нам новую, яркую и необычную область химии.
Новое в блогах
«Остров стабильности» среди химических элементов
Сначала статья о том, что такое «остров стабильности».
Остров стабильности: российские ядерщики лидируют в гонке
3 июня 2011 года экспертная комиссия, в которую вошли специалисты Международных союзов теоретической и прикладной химии (IUPAC) и физики (IUPAP), официально признала открытие 114-го и 116-го элементов таблицы Менделеева. Приоритет открытия отдан группе физиков под руководством академика РАН Юрия Оганесяна из Объединенного института ядерных исследований при содействии американских коллег из Ливероморской национальной лаборатории им. Лоуренса.
Академик РАН Юрий Оганесян, руководитель лаборатории ядерных реакций в ОИЯИ
Элементы, которых нет в природе
В настоящее время весь окружающий нас мир состоит из 83 химических элементов, от водорода (Z=1, Z — количество протонов в ядре) до урана (Z=92), время жизни которых больше времени жизни солнечной системы (4,5 миллиарда лет). Более тяжелые элементы, появившиеся во время нуклеосинтеза незадолго после Большого взрыва, уже распались и не дожили до наших дней. Уран, период полураспада которого составляет около 4,5×10 8 лет, еще распадется и радиоактивен. Однако в середине прошлого века исследователи научились получать элементы, которых нет в природе. В качестве примера такого элемента можно привести вырабатываемый в ядерных реакторах плутоний (Z=94), который производится сотнями тонн и является одним из мощнейших источников энергии. Период полураспада плутония существенно меньше, чем период полураспада урана, но все же достаточно велик, чтобы предположить возможность существования более тяжелых химических элементов. Концепция атома, состоящего из ядра, несущего в себе положительный заряд и основную массу, и электронных орбиталей, предполагает возможность существования элементов с порядковым номером до Z=170. Но на самом деле за счет нестабильности процессов, происходящих в самом ядре, граница существования тяжелых элементов намечается значительно раньше. В природе стабильные образования (ядра элементов, состоящие из разного числа протонов и нейтронов) встречаются только до свинца и висмута, затем следует небольшой полуостров, включающий в себя торий и уран, обнаруженные на Земле. Но как только порядковый номер элемента превышает номер урана, время его жизни резко уменьшается. Например, ядро 100-го элемента в 20 раз менее стабильно, чем ядро урана, а в дальнейшем эта нестабильность только усиливается из-за спонтанного деления ядер.
«Остров стабильности»
структуру. Причем чем тяжелее ядро, тем сильнее становится выражено влияние этой структуры, и картина распада будет выглядеть совсем не так, как прогнозирует модель капли жидкости. Так возникла гипотеза о существовании некой области стабильных сверхтяжелых ядер, далеких от известных сегодня элементов. Область получила название «острова стабильности», и после предсказания ее существования крупнейшие лаборатории США, Франции и Германии начали ряд экспериментов для подтверждения теории. Однако их попытки не увенчались успехом. И только эксперименты на дубненском циклотроне, результатом которых стало открытие 114-го и 116-го элементов, дают возможность утверждать, что область стабильности сверхтяжелых ядер действительно существует.
Карта тяжелых нуклидов
Получив пучок кальция необходимой интенсивности, экспериментаторы облучают плутониевую мишень. Если в результате слияния двух ядер образуются атомы нового элемента, то они должны вылететь из мишени и вместе с пучком продолжить движение вперед. Но их надо отделить от ионов кальция и других продуктов реакции. Эту функцию выполняет сепаратор.
MASHA (Mass Analyzer of Super Heavy Atoms) — установка для сепарации ядер
Схема работы сепаратора
Для проверки теории существования «острова стабильности» ученные наблюдали за продуктами распада ядра 114-го элемента. Если теория справедлива, то получившиеся ядра 114-го элемента должны быть устойчивы к спонтанному делению, и быть альфа-радиоактивны, то есть испускать альфа-частицу, состоящую из двух протонов и двух нейтронов. Для реакции с участием 114-го элемента должен наблюдаться переход 114-го в 112-й. Затем ядра 112-го также испытывают альфа-распад и переходят в ядра 110-го и так далее. Причем время жизни нового элемента должно быть на несколько порядков больше времени жизни более легких ядер. Именно такие долгоживущие события, существование которых было предсказано теоретически, и увидели дубненские физики. Это является прямым указанием на то, что 114-й элемент уже испытывает действие структурных сил, формирующих остров стабильности сверхтяжелых элементов.
Примеры цепочек распада 114-го и 116-го элементов
В настоящее время в ОИЯИ идет подготовка эксперимента по поиску 119-го элемента таблицы Менделеева, а Лаборатория ядерных реакций является мировым лидером в области физики тяжелых ионов и синтеза сверхтяжелых элементов.
Анна Максимчук,
научный сотрудник ОИЯИ,
специально для R&D.CNews.ru
Интересно, конечно. Оказывается, что много ещё может быть открыто химических элементов и даже почти стабильных.
Возникает вопрос: а в чём практический смысл всего этого довольно дорогого мероприятия по поиску новых почти стабильных элементов?
Кажется так, что когда найдут способ производить эти элементы, тогда и будет видно.
Так что уже есть большой смысл учёным трудиться в поте лица, а государству не скупиться на расходы.