Порядковый номер – 117-й

Академик Юрий Оганесян: «Речь идет о совершенно необычном веществе».
Фото Юрия Туманова (ОИЯИ)

Вчера российские ученые официально подтвердили информацию о завершении уникального эксперимента. 28 февраля 2010 года в Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР) им. Г.Н.Флерова Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне успешно закончился эксперимент по синтезу нового химического элемента с порядковым номером 117. Зафиксировано шесть событий рождения ядер этого сверхтяжелого трансуранового элемента. Подготовленная авторами открытия научная статья принята для публикации в известном американском журнале Physical Review Letters.

«Свойства распада изотопов 117-го – прямое экспериментальное доказательство существования «островов стабильности» сверхтяжелых ядер, – рассказывает научный руководитель ЛЯР, академик Юрий Оганесян. – Открытие сверхтяжелых элементов значительно расширяет пределы таблицы элементов; рост стабильности позволяет впервые исследовать их необычные физические и химические свойства. Вообще-то говоря, речь идет о совершенно необычном веществе, основу которого составляет очень тяжелое ядро».

Дело в том, что уже почти полвека существует математически обоснованная гипотеза относительно того, что таблица Менделеева не кончается трансурановыми элементами. (Напомню, последний стабильный химический элемент – уран, его номер в таблице – 92; все остальные элементы, трансураны, - буквально творение рук человека.)

«Считалось, что даже незначительное продвижение в область еще более тяжелых элементов приведет к пределу их существования, по существу, обозначит границу существования материального мира», – поясняет академик Оганесян.

Но тут обнаружилась интересная закономерность: все элементы после 104-го, хоть и живут доли секунды, но это время уже практически не изменяется с ростом номера. Мало того, ядерная теория предсказывает, что, если продолжать двигаться еще дальше, к супертяжелым элементам, время их жизни должно опять очень сильно возрастать. Вплоть до нескольких миллионов лет!

Эксперименты по синтезу 117-го элемента проводились на ускорителе тяжелых ионов – нуклотроне У-400М в ЛЯР.

Оганесян и его коллеги бомбардировали в непрерывном режиме в этом нуклотроне мишень, изготовленную из изотопа 97-го элемента, – берклий-249. В качестве снаряда был выбран исключительно редкий и весьма дорогой изотоп 20-го элемента – кальций-48. Работать пришлось буквально с точностью до секунды. Дело в том, что образовавшиеся в ядерном слиянии берклия и кальция атомы 117-го элемента отделяются в сепараторе от огромного количества побочных продуктов реакции и через одну микросекунду имплантируются в детектор, регистрирующий их распад.

Была и еще одна существенная особенность, которая во многом определяла ход эксперимента по синтезу 117-го: период полураспада берклия-249 – всего 320 дней, а его стоимость – миллионы долларов. Наработать такой изотоп – эта задача сегодня по плечу только изотопному реактору (HIFR) Национальной лаборатории США в Ок-Ридже.

В начале июня 2009 года контейнер с 22,2 миллиграмма берклия-249 прибыл в Москву. Из этого вещества в НИИАР (г. Димитровград) была изготовлена мишень в виде тончайшего слоя берклия (300 нанометров), нанесенного на тонкую титановую фольгу; в июле она была доставлена в Дубну.

Физикам сопутствовала удача. Уже в первом сеансе облучения мишени продолжительностью 70 дней детекторы зарегистрировали пять событий образования и распада ядер 117-го. Еще одно событие было получено в реакции синтеза другого изотопа 117-го элемента.

Практические следствия этой работы – самые фантастические. Например, если критическая масса урана составляет около 20 кг, то критическая масса сверхтяжелых элементов может быть всего несколько миллиграммов.

Таблице Менделеева становится тесно в классических ее рамках; таблица как бы делает «вдох», расширяется. Каковы пределы этого расширения? Вопрос открытый┘