Мы уже рассказывали о том, как были ошибочно открыты в Национальной лаборатории Беркли, США, два трансурановых элемента с порядковыми номерами 116 и 118 (см. «ЮТ» № 10 за 2002 г.). Тогда произошла ошибка, которую исправили российские ученые.
А недавно исследователи из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) объявили о завершении многолетней работы, в результате которой ими было синтезировано еще несколько элементов таблицы Д.И. Менделеева. Исследования проводились в Дубне на ускорителе тяжелых ионов ОИЯИ.
Исследования были проведены под руководством академика Юрия Оганесяна в лаборатории ядерных реакций имени Флерова. Именно здесь создан уникальный ускоритель, который разгоняет до огромных скоростей тяжелые ядра химических элементов.
Эта установка мощнее всех подобных в мире. Новые элементы были получены при бомбардировке ускоренными ядрами кальция ядер плутония.
Для чего все это нужно?
Элементы — от водорода до урана — существуют на нашей планете. А вот элементы потяжелее уже успели распасться. Однако это не означает, что их не было в момент зарождения нашей планеты.
Чтобы получить представление о процессах, которые происходили в природе в те далекие времена, люди и учатся получать элементы искусственно. Кроме того, эти элементы могут оказаться полезными и в чисто практическом смысле. Скажем, плутоний — элемент, искусственно получаемый в ядерных реакторах, — является основным элементом, применяемым в атомных бомбах. Кроме того, он используется в ядерной энергетике и некоторых других областях науки и техники.
Однако чем дальше, тем короче время жизни искусственно получаемых элементов. Скажем, если период полураспада элемента № 94 — того же плутония — составляет 25 000 лет, то элемент с порядковым номером 100 живет всего год, 102-й — около секунды, а 104-й — лишь тысячные ее доли. Отсюда можно прийти к умозаключению, что 106-й и 108-й элементы будут жить настолько мало, что едва ли есть смысл говорить о них как о новых элементах: их ядра распадаются, едва успев образоваться. Однако…
В конце 90-х годов прошлого столетия появилась гипотеза о том, что в дальнейшем физики могут открыть «острова стабильности». То есть некоторые искусственно созданные элементы могут существовать весьма долго. Некоторые теоретики утверждали даже, что речь может идти о сотнях тысяч и даже миллионах лет!
Если это так, подобные элементы могут существовать где-то в просторах Вселенной. Первое подтверждение этому предположению получили физики Дубны, синтезировавшие элементы, которые живут дольше своих предшественников. Так, скажем, в начале 1999 года группа физиков во главе с Юрием Оганесяном получила элемент с порядковым номером 114. Он прожил очень длинную по физическим меркам жизнь — целых 30 секунд. Время жизни элементов за номерами 116 и 118 сейчас уточняют.
Но уже понятно, что жить они будут значительно дольше своих предшественников.
Однако наиболее интригующие результаты ожидались при синтезе элементов с нечетными атомными номерами, в частности, при изучении свойств радиоактивного распада 113-го и 115-го элементов. По теоретическим предсказаниям, 115-й элемент должен был испытывать альфа-распад (испускать ядро гелия) и трансформироваться в 113-й элемент. Тот, в свою очередь, в результате аналогичного процесса, должен превращаться в элемент 111-й. Затем можно было ожидать появления элементов с номерами 109, 107 и т. д. Таким образом, эксперимент позволял наблюдать все превращения рассматриваемого радиоактивного семейства. При этом предсказывались свойства каждого вновь образующегося элемента.
Для синтеза 115-го элемента мишень, изготовленная из 95-го элемента — америция, бомбардировалась ионами редкого изотопа 20-го элемента — кальция-48, ускоренного до 1/10 скорости света. После отделения атомов 115-го элемента от громадного количества побочных продуктов реакции осуществлялось их детектирование. Три раза детектор регистрировал одинаковую картину распада 115-го элемента: 5 последовательных альфа-распадов продолжительностью около 20 секунд (огромное время по ядерным масштабам), которые приводили к синтезу изотопа 105-го элемента, получившего имя по названию института — дубний. Этот изотоп «прожил» более 20 часов, прежде чем разделился на две части!
Столь продолжительная во времени цепочка распада 115-го элемента является прямым следствием существования «островов стабильности» сверхтяжелых элементов. С другой стороны, открытие долгоживущих изотопов дубния открывает широкие возможности для исследования его химических свойств. В настоящее время идет подготовка соответствующих опытов.
Тем временем физики начали разговоры о высадке на следующий «остров стабильности». По их мнению, он должен существовать где-то в районе элемента с порядковым номером 126.
Ну а самые отчаянные головы предсказывают возможность получения элемента и с порядковым номером 500. Так что к концу текущего столетия привычная таблица может сильно измениться.
В распоряжении людей окажутся химические элементы с такими свойствами, что сейчас мы и представить не можем.
Владимир ЧЕРНОВ
Художник Ю. САРАФАНОВ