В текущем году исполняется полтора века периодическому закону, открытому Д. И. Менделеевым. Гениальность данного открытия невозможно переоценить и я попробую объяснить почему.
В любом фантастическом фильме или рассказе для того, чтобы показать, например, что описываемые технологии или какой-либо артефакт являются внеземными, чаще всего говорят примерно одно и то же: «Он состоит из элементов, которых нет в таблице Д. И. Менделеева». Зрители или читатели послушно кивают головой: «А, ну понятно». Так объясняется что угодно – от телепортации до межзвёздных перелётов. А могут ли существовать такие элементы?
Гениальность открытия заключается в том, что это не просто какой-то конечный перечень – это именно закон, классификация химических элементов, которая устанавливает зависимость различных свойств этих элементов от заряда их атомного ядра. Сегодня известно, что эти свойства определяются числом электронов, вращающихся вокруг атомного ядра. Они заполняют «энергетические оболочки» атома одну за другой и химические свойства всего элемента определяются тем, насколько заполнена последняя оболочка. Элемент с полностью заполненной последней оболочкой, как, например, гелий с его двумя электронами, будет инертным; элемент с одним «лишним» электроном на ней (натрий, к примеру) станет активно образовывать химические связи.
Ещё мы теперь знаем, что число электронов на орбитах связано с количеством протонов в ядре атома, и именно числом протонов отличаются разные элементы.
Не забывайте подписываться на канал, а также канал в Telegram, уютный чатик для дискуссий на научные темы и канал в YouTube, над которым я работаю.
А вот нейтронов в ядре каждого элемента может быть разное количество. Так как они не обладают зарядом, то никак не влияют на химические свойства. Зато их число влияет на массу элемента и, например, водород может оказаться тяжелее гелия. Я это к чему? На сегодняшний день известно 118 элементов, а вот число ядер (нуклидов) давно превышает 3000. Правда серьёзная их часть являются нестабильными, а ещё больше неспособны существовать в принципе, являясь теорией. Помимо этого из всех известных элементов только 90 были зафиксированы в природе. Да что там – во Вселенной. Остальные получены в лабораторных условиях. Это элементы с 95 по 118 и ещё четыре: 43, 61, 85 и 87.
Так существует ли предел?
Считается, что образовывать ядро, связанное ядерной силой могут элементы с количеством протонов до 172-х. Но тут есть пара нюансов.
Ричард Фейнман однажды сделал очень громкое заявление. Он сказал, что если человечеству удастся синтезировать 137-ой элемент, то оно уже не сможет определить в нём количество протонов и нейтронов. Дело в том, что число 1/137 является значением постоянной тонкой структуры и элемент под номером 137 теоретически должен будет на все 100% поглощать фотоны, так как его электроны будут вращаться со скоростью света, а электроны уже 139-го элемента обязаны превысить её. Главным выводом из этого утверждения является то, что 137-ой элемент может стать основой Теории Всего, объединив в себе теорию о скорости света, квантовую механику и электромагнетизм.
Что происходит с периодическим законом сегодня?
А сегодня, главным образом в Объединенном институте ядерных исследований в России, в GSI в Германии и RIKEN в Японии, продолжается поиск 119-го элемента, подтверждение существования которого добавит восьмой период к периодической таблице, а это, в свою очередь, станет началом той самой «новой физики», хотя и будет являться продолжением старой. Но всем нравятся перемены и ощущение чего-то нового.
Ещё один вопрос, на который пытаются ответить физики, могут ли сверхтяжёлые ядра образовываться и существовать в космосе? Считается, что они могут синтезироваться при слияниях нейтронных звёзд, и тут на помощь приходит недавняя фиксация гравитационных волн. Это событие настолько грандиозное, что в ближайшее время нас ждут серьёзные перемены, уж поверьте.
P. S.
Также, напоминаю, что при желании вы можете поддержать развитие этого проекта в виду начала работ по созданию нескольких рубрик (видеоконтент) и подкаста. Сделать это можно на двух площадках:
1. Здесь (для тех, кто желает принять участие в развитии канала единовременно любой возможной суммой).
2. Через Patreon (для тех, кто готов стать своего рода спонсором за отдельные бонусы), где подробно рассказано, какие поставлены цели.