eng
В марте этого года в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) – в Лаборатории ядерных реакций имени Г. Н. Флерова (ЛЯР) состоится открытие фабрики сверхтяжелых элементов (СТЭ). Об этом знаменательном событии сообщил Президент Российской академии наук А. Сергеев на церемонии открытия в Москве Международного года Периодической таблицы Менделеева.
ЛЯР – один из самых известных и авторитетных в мире центров исследования и синтеза сверхтяжелых элементов. В лаборатории приоритетно синтезированы все новые элементы Периодической системы химических элементов, начиная со 113-го. За последние полвека на ускорителях ЛЯР получили девять новых химических элементов, добавив их в
Периодическую систему и доведя их общее число до 118, среди них пять самых тяжелых из числа известных. Признанием выдающегося вклада ученых ОИЯИ в современную физику и химию стало решение Международного союза чистой и прикладной химии о присвоении четырем элементам названий, связанных с институтом: дубний (105) – в честь города Дубна, флеровий (114) – в честь ЛЯР и ее основателя и многолетнего руководителя академика Г. Н. Флерова (в период его деятельности синтезированы элементы со 102 до 110), московий (115), оганесон (118) – в честь академика Ю. Ц. Оганесяна за его основополагающий вклад в исследование трансактиноидных элементов. Как отметил президент РАН в своем докладе на открытии года таблицы Менделеева, академик Ю. Ц. Оганесян – единственный из ныне живущих ученых, именем которого назван химический элемент.
На сегодняшний день оганесон завершает седьмой период и является последним элементом Периодической таблицы. Поиску элементов с номерами 119, 120 и далее призвана способствовать фабрика СТЭ. Новые элементы начнут восьмой период Периодической системы, а некоторые теоретики предсказывают у них появление экзотических свойств и нарушение их периодичности. Переход в восьмой период также может дать ответы на вопросы, которые ученые ищут со времен Дмитрия Менделеева: сколько вообще существует элементов и как далеко можно продлить таблицу?
Один из подходов к поиску новых сверхтяжелых элементов можно будет реализовать на новой фабрике СТЭ, в которой усовершенствованы все компоненты предыдущих установок. Ионный источник испускает шесть триллионов атомов в секунду, то есть в 10–20 раз больше всех прочих ускорителей, синтезирующих химические элементы. Поток частиц попадает в массивный циклотрон, в котором ускоряется до величины, составляющей примерно одну десятую скорости света, а затем направляется на пластины толщиной несколько микрометров с находящимися на них атомами мишени. Возникший в результате реакции синтеза сверхтяжелый атом проникает сквозь пластину и попадает в сепаратор, который состоит из пяти массивных магнитов массой несколько десятков тонн. Магнитное поле отфильтровывает из общего потока легкие атомы, сбрасывая их в ловушку пучка. Сепараторы более ранних версий были настроены на сверхтяжелые атомы с узким диапазоном скорости, заряда и направления, а новая модель пропускает в два-три раза больше сверхтяжелых атомов.
Отфильтрованные атомы попадают в кремниево-германиевый детектор, который фиксирует их положение и время прибытия, после чего начинает следить за распадом, регистрируя испускание альфа-частиц. Цепочка распада позволяет определить, какой элемент был создан. Ученые смогут установить, какой это элемент только позднее, когда тщательно проанализируют данные и сопоставят каждую обнаруженную альфа-частицу с конкретным элементом в реакции распада.
Однако метод горячего слияния, который использовали для синтеза оганесона может не подойти для получения элементов тяжелее 120-го номера. Если ожидаемый срок жизни сверхтяжелого элемента окажется слишком мал, атомы не преодолеют путь через сепаратор длительностью в одну микросекунду. Таким образом, поиск дальнейших элементов может потребовать новых подходов.
Некоторые исследователи предлагают искать новые элементы, как раньше, в космических лучах, метеоритах, лунных камнях и др. Сегодня они переключили свое внимание на взрывы сверхновых и аномальные звезды, такие как звезда Пшибыльского, в чьем спектре обнаружены следы эйнштейния, который в природе никогда не находили. Возможно, в раскаленных и плотных внутренностях этой звезды находятся еще более тяжелые элементы. Однако этот путь не очень перспективный.
Даже если ученые сумеют преодолеть технические трудности создания новых элементов, остается без ответа вопрос: сколько элементов вообще может существовать, даже гипотетически? Насколько можно расширить Периодическую таблицу? Ученые говорят, что химические свойства сверхтяжелых элементов уникальны, и мы не можем просто так их экстраполировать.
Есть теория, согласно которой элементы закончатся на номере 172, другие отрицают такую возможность. По мере увеличения ядра сила отталкивания между протонами возрастает, что сказывается на свойствах элемента.
Например, 114-й элемент ведет себя как газ при комнатной температуре в отличие от соседнего по периоду свинца. Точно так же оганесон‑118 попадает в ряд инертных газов, но свойства его иные. Такие аномалии возникают из-за скалярных релятивистских эффектов: мощный сконцентрированный заряд сверхтяжелого ядра меняет орбиту движения окружающих его электронов, а это отражается на их поведении и формировании связей.
По всеобщему убеждению, ядро должно просуществовать как минимум 10–14 с, чтобы считаться новым элементом. Элементы после 110-го номера настолько неустойчивы и хрупки, что более тяжелые могут не продержаться даже это время. Однако работа с существующими элементами может дать ученым возможность добраться до «острова стабильности», где время жизни сверхтяжелых элементов значительно больше. В любом случае, технологии получения новых элементов способны помочь в производстве радиоактивных изотопов для медицины, проверить, насколько хорошо детали спутников выдерживают облучение ядерными частицами и др.
Эти и многие другие вопросы будут обсуждаться 30–31 мая в Дубне на Международном симпозиуме «Настоящее и будущее Периодической таблицы химических элементов».
www.ru.wikipedia.org
www.news.rambler.ru
ЛЯР – один из самых известных и авторитетных в мире центров исследования и синтеза сверхтяжелых элементов. В лаборатории приоритетно синтезированы все новые элементы Периодической системы химических элементов, начиная со 113-го. За последние полвека на ускорителях ЛЯР получили девять новых химических элементов, добавив их в
Периодическую систему и доведя их общее число до 118, среди них пять самых тяжелых из числа известных. Признанием выдающегося вклада ученых ОИЯИ в современную физику и химию стало решение Международного союза чистой и прикладной химии о присвоении четырем элементам названий, связанных с институтом: дубний (105) – в честь города Дубна, флеровий (114) – в честь ЛЯР и ее основателя и многолетнего руководителя академика Г. Н. Флерова (в период его деятельности синтезированы элементы со 102 до 110), московий (115), оганесон (118) – в честь академика Ю. Ц. Оганесяна за его основополагающий вклад в исследование трансактиноидных элементов. Как отметил президент РАН в своем докладе на открытии года таблицы Менделеева, академик Ю. Ц. Оганесян – единственный из ныне живущих ученых, именем которого назван химический элемент.
На сегодняшний день оганесон завершает седьмой период и является последним элементом Периодической таблицы. Поиску элементов с номерами 119, 120 и далее призвана способствовать фабрика СТЭ. Новые элементы начнут восьмой период Периодической системы, а некоторые теоретики предсказывают у них появление экзотических свойств и нарушение их периодичности. Переход в восьмой период также может дать ответы на вопросы, которые ученые ищут со времен Дмитрия Менделеева: сколько вообще существует элементов и как далеко можно продлить таблицу?
Один из подходов к поиску новых сверхтяжелых элементов можно будет реализовать на новой фабрике СТЭ, в которой усовершенствованы все компоненты предыдущих установок. Ионный источник испускает шесть триллионов атомов в секунду, то есть в 10–20 раз больше всех прочих ускорителей, синтезирующих химические элементы. Поток частиц попадает в массивный циклотрон, в котором ускоряется до величины, составляющей примерно одну десятую скорости света, а затем направляется на пластины толщиной несколько микрометров с находящимися на них атомами мишени. Возникший в результате реакции синтеза сверхтяжелый атом проникает сквозь пластину и попадает в сепаратор, который состоит из пяти массивных магнитов массой несколько десятков тонн. Магнитное поле отфильтровывает из общего потока легкие атомы, сбрасывая их в ловушку пучка. Сепараторы более ранних версий были настроены на сверхтяжелые атомы с узким диапазоном скорости, заряда и направления, а новая модель пропускает в два-три раза больше сверхтяжелых атомов.
Отфильтрованные атомы попадают в кремниево-германиевый детектор, который фиксирует их положение и время прибытия, после чего начинает следить за распадом, регистрируя испускание альфа-частиц. Цепочка распада позволяет определить, какой элемент был создан. Ученые смогут установить, какой это элемент только позднее, когда тщательно проанализируют данные и сопоставят каждую обнаруженную альфа-частицу с конкретным элементом в реакции распада.
Однако метод горячего слияния, который использовали для синтеза оганесона может не подойти для получения элементов тяжелее 120-го номера. Если ожидаемый срок жизни сверхтяжелого элемента окажется слишком мал, атомы не преодолеют путь через сепаратор длительностью в одну микросекунду. Таким образом, поиск дальнейших элементов может потребовать новых подходов.
Некоторые исследователи предлагают искать новые элементы, как раньше, в космических лучах, метеоритах, лунных камнях и др. Сегодня они переключили свое внимание на взрывы сверхновых и аномальные звезды, такие как звезда Пшибыльского, в чьем спектре обнаружены следы эйнштейния, который в природе никогда не находили. Возможно, в раскаленных и плотных внутренностях этой звезды находятся еще более тяжелые элементы. Однако этот путь не очень перспективный.
Даже если ученые сумеют преодолеть технические трудности создания новых элементов, остается без ответа вопрос: сколько элементов вообще может существовать, даже гипотетически? Насколько можно расширить Периодическую таблицу? Ученые говорят, что химические свойства сверхтяжелых элементов уникальны, и мы не можем просто так их экстраполировать.
Есть теория, согласно которой элементы закончатся на номере 172, другие отрицают такую возможность. По мере увеличения ядра сила отталкивания между протонами возрастает, что сказывается на свойствах элемента.
Например, 114-й элемент ведет себя как газ при комнатной температуре в отличие от соседнего по периоду свинца. Точно так же оганесон‑118 попадает в ряд инертных газов, но свойства его иные. Такие аномалии возникают из-за скалярных релятивистских эффектов: мощный сконцентрированный заряд сверхтяжелого ядра меняет орбиту движения окружающих его электронов, а это отражается на их поведении и формировании связей.
По всеобщему убеждению, ядро должно просуществовать как минимум 10–14 с, чтобы считаться новым элементом. Элементы после 110-го номера настолько неустойчивы и хрупки, что более тяжелые могут не продержаться даже это время. Однако работа с существующими элементами может дать ученым возможность добраться до «острова стабильности», где время жизни сверхтяжелых элементов значительно больше. В любом случае, технологии получения новых элементов способны помочь в производстве радиоактивных изотопов для медицины, проверить, насколько хорошо детали спутников выдерживают облучение ядерными частицами и др.
Эти и многие другие вопросы будут обсуждаться 30–31 мая в Дубне на Международном симпозиуме «Настоящее и будущее Периодической таблицы химических элементов».
www.ru.wikipedia.org
www.news.rambler.ru
Отзывы читателей
