Юный техник, 2010 № 07 - [7]
Схема элемента 117.
Установка для синтеза искусственных элементов.
Беккерель заинтересовался случайно обнаруженным эффектом и провел серию экспериментов, постепенно вытаскивая из шкафа склянки с химикатами и проверяя, как они влияют на фотопластинки. Так он открыл, что невидимые лучи, засвечивающие фотопластинки, исходят из банки с солями урана.
Практической пользы от этого открытия ожидать было трудно, о чем сам Беккерель честно признался коллегам. Но заметку об обнаруженном эффекте все же написал и опубликовал. И со временем уже другие ученые, отталкиваясь от открытия Беккереля, не только обнаружили альфа-, бета- и гамма-лучи, радиоактивный распад элементов, но пришли в конце концов к созданию атомных электростанций.
Что же касается новых элементов, то, по словам научного руководителя эксперимента в Дубне, академика Юрия Оганесяна, самые первые искусственные трансурановые элементы — нептуний и плутоний — ученые синтезировали в 1940–1941 годах. К концу XX века было создано в общей сложности 17 искусственных элементов. При этом обнаружилось, что их стабильность резко уменьшается с увеличением атомного номера.
Почему эти элементы синтезировали искусственно?
Дело в том, что время их жизни составляет ничтожные доли секунды. Если эти элементы и рождаются в недрах звезд, то зафиксировать это, конечно, невозможно. Поэтому ученые на Земле создают условия, при которых эти частицы могут образоваться. Так, при переходе от 92-го элемента (урана) к 102-му элементу (нобелию) период полураспада ядра уменьшается на 16 порядков — от 4,5 млрд. лет до нескольких секунд. А дальше — и того меньше: новые искусственные элементы распадаются после синтеза за десятитысячные доли секунды!
Какой, казалось бы, прок от вещества, которое распадается раньше, чем его удается разглядеть и о свойствах которого остается лишь догадываться по оставленным им следам-трекам да по каскаду реакций, которые произошли после его распада?
Однако ученым интересен не только сам факт, что они научились синтезировать сверхтяжелые ядра, например, обстреливая мишени из искусственного элемента берклия (№ 97) пучком ядер исключительно редкого и дорогого изотопа кальция (№ 20) с массой 48. И даже не то, что их теоретическое предположение, будто при слиянии таких ядер получится элемент № 117 (97+20 =117), подтвердилось на практике.
Они с оптимизмом смотрят в будущее. И вот почему.
По мнению исследователей, элементы, которые мы наблюдаем в природе, — это лишь те, что дожили до наших дней, не распались. Но возраст Вселенной составляет 13,5 млрд. лет, это в 4 раза больше возраста Земли. И какие элементы были раньше, мы не знаем.
Так что в данном случае речь идет о том, чтобы выйти за пределы классической таблицы Менделеева, добраться до предсказанного теоретиками «острова стабильности» в районе 120–126 элементов. Они могут оказаться настолько долгоживущими, что их существование удастся заметить не только приборам, настроенным на миллисекундные измерения, но и людям.
Возможно, эти элементы и сейчас живут в нейтронных звездах, возможно, они есть в космических лучах.
Но мы не видим их следов, поскольку не знаем спектров этих элементов. А чтобы узнать спектры, сами элементы нужно синтезировать.
Словом, здесь как при игре в шахматы. Если хочешь выиграть, умей предвидеть развитие событий на несколько ходов вперед. Считается, что центр «острова стабильности» — это элемент со 114 протонами и 184 нейтронами.
Ученые также предполагают, что сверхтяжелые стабильные элементы могут обладать удивительными, невиданными свойствами. Кто знает, быть может, звездолеты будущего или, например, субтеррины — аппараты для проникновения к ядру нашей планеты — будут построены именно с использованием сплавов на основе сверхтяжелых стабильных элементов.
Г. МАЛЬЦЕВ
КАК РОДИЛСЯ 117-Й?
В ядерной реакции с пучком кальция 117-й элемент может быть получен только с использованием мишени из искусственного элемента берклия, рассказали исследователи. Период полураспада этого изотопа составляет всего 320 дней. Из-за короткого времени жизни наработку берклия в требуемом количестве (20–30 миллиграммов) необходимо было максимально быстро вести в реакторе с очень высокой плотностью потока нейтронов. Такая задача по плечу только изотопному реактору Национальной лаборатории США в Ок-Ридже, где, кстати, в свое время был впервые произведен плутоний для американской атомной бомбы.
Тем не менее, в начале июня 2009 года контейнер прибыл в нашу страну. Затем из полученного вещества в НИИ атомных реакторов (г. Димитровград) была изготовлена мишень в виде тончайшего слоя берклия (300 нанометров), нанесенного на тонкую титановую фольгу.
В июле мишень доставили в Дубну. К тому моменту были завершены и все подготовительные работы в Лаборатории ядерных реакций. Началось облучение мишени интенсивным пучком кальция.
В течение 70 суток детекторы пять раз зарегистрировал и образование и распад ядер 117-го элемента. Затем, как и ожидалось, ядра этого элемента трансформировались в ядра 115-го элемента, 115-й элемент превращался в 113-й, а затем 113-й элемент переходил в 111-й. А 111-й элемент распадался с периодом полураспада 26 секунд.
