Российские физики приступили к решающей стадии эксперимента по созданию 117-го химического элемента таблицы Менделеева. Соседние сверхтяжелые элементы с атомными номерами 112-116 и самый тяжелый на данный момент 118-й элемент были получены в 2000-2008 годах в том же Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне.
В природе не существует элементов с атомными номерами (числом протонов в ядре атома) больше 92-х, то есть тяжелее урана. Более тяжелые элементы, например, плутоний, могут нарабатываться в атомных реакторах, а элементы тяжелее 100-го (фермия) можно получать только на ускорителях, путем бомбардировки мишени тяжелыми ионами. При слиянии ядер мишени и "снаряда" и возникают ядра нового элемента.
В данном случае мишень из берклия, изготовленная ранее и привезенная накануне из НИИ атомных реакторов (НИИАР) в Дмитровграде, была установлена на циклотроне У-400. С его запуском и начался уникальный эксперимент, в случае успеха которого в реальном мире появится ядро атома, возможно, никогда ранее не существовавшего во Вселенной, передает РИА "Новости".
- Как будет "рождаться" новый элемент
- Ученые надеются расширить таблицу Менделеева до 150 элементов
Для синтеза 117-го элемента необходимы две составляющие - мишень из берклия-249 и ускоренный пучок положительно заряженных ионов кальция-48. Этот последний представляет из себя очень редкий стабильный изотоп и стоит довольно дорого - около 200 тысяч долларов за грамм. Поэтому эффективность использования этого вещества является принципиально важной, рассказали агентству в лаборатории.
При этом берклий-249 в разы дороже - его стоимость достигает 10 миллионов долларов за 100 миллиграммов. Процесс получения этого элемента длительный (до пяти лет) и также чрезвычайно дорогой. В мире существуют всего две установки, где можно это сделать - реактор HFIR в Окридже (США) и реактор СМ в НИИАРе.
Физики из Окриджа синтезировали для российских коллег 25 миллиграммов берклия-249. В НИИАРе берклий нанесли тонким слоем на титановую фольгу толщиной 1,5 микрона. Сектора из этой фольги были вставлены в мишень - колесо диаметром около 20 сантиметров.
Берклий отличается высокой радиоактивностью. Поэтому мишенный блок ускорителя пришлось снимать и переносить в лабораторию радиохимии, где специалисты в безопасных условиях установили в него мишень.
Берклий распадается, превращаясь в другой элемент - калифорний. Период полураспада - 320 дней, это значит, что за это время из 25 миллиграммов берклия останется 12,5 миллиграмма. Это заставляет физиков торопиться, им придется работать четыре-пять месяцев практически без остановки, многие отказались от отпусков.
Как будет "рождаться" новый элемент
Ядра берклия и кальция "встретятся" в экспериментальной установке - ускорителе заряженных частиц, циклотроне У-400. Он, как и других ускорители, разгоняет заряженные частицы с помощью магнитного поля.
Этот тип ускорителя устроен так, что частица, которая находится между полюсами электромагнита, разгоняется, двигаясь по спирали, а затем вылетает в специальный канал, где ставятся мишени и другие исследовательские установки.
Вылетев из циклотрона по специальному каналу, пучок ионов кальция "врезается" в мишень - колесо, в секторах которого закреплена фольга с напылением из берклия. Колесо очень быстро вращается, иначе пучок прожжет в нем дыру.
Встречаясь с мишенью, пучок выбивает атомы, элементарные частицы, осколки ядер, и среди этого "мусора" могут быть и ядра нового элемента. Чтобы отделить их, за мишенью стоит газонаполненный сепаратор. Уже за ним стоят специализированные детекторы, которые и призваны обнаружить рождение 117-го элемента.
Ученые теоретики полагают, что новый элемент будет "жить" всего лишь доли секунды - примерно, десятые доли.
Однако зафиксировать появление первого ядра, первое "событие", как говорят физики, - недостаточно. Необходимо проследить всю цепочку дальнейших реакций, как распадается "новорожденное" ядро, какие изотопы при этом образуются. Необходимо, чтобы "событие" повторилось неоднократно, а для международного признания результата нужно, чтобы ту же реакцию повторила другая лаборатория.
После получения подтверждения заявка поступает в Международный союз чистой и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry - IUPAC), который подтверждает открытие, после чего ученые имеют право предложить название для него.
IUPAC консультируется с химиками по всему миру, чтобы название нового элемента хорошо звучало на всех языках. Согласно "Википедии", временное обозначение не полученного пока 117-го элемента - унусептий (Uus). Оно образовано из корней латинских числительных и буквально обозначает "сто семнадцатый".
Эксперименты по синтезу сверхтяжелых элементов позволяют понять, есть ли граница существования элементов, сколько их всего может быть, а с другой стороны отвечают на вопрос, откуда вообще взялись элементы, почему одних элементов много, а других мало.
Уже полученные тяжелые элементы применяются ни для каких целей, кроме исследования их свойств, - как из-за малого времени полураспада, так и из-за того, что их удается получить в ничтожно малых количествах.
