Как я уже писал, конечная цель ядерной физики заключается в ответе на вопрос: как образуются химические элементы? Ответить на этот вопрос можно только одним способом. Сначала нужно научиться создавать условия, при которых образуются различные химические элементы. Потом нужно долго накапливать экспериментальные данные, синтезируя разными методами разные элементы. И, наконец, вычленить из накопленных данных законы, по которым образуется вещество.
Исследования элементов, расположенных в таблице Менделеева до Урана (92-ой номер), ведутся уже давно, и объем накопленных данных большой. С трансурановыми элементами (номер >92) ситуация обратная. В природе такие элементы не встречаются, их приходится синтезировать в ускорителях. При этом все известные трансурановые элементы сильно нестабильны, что усложняет их изучение. Например, среди последних открытых элементов у наиболее стабильного изотопа Нихония (113-ый элемент) период полураспада всего около 8-ми секунд, а у Оганесона вообще 0,7 миллисекунды. Таким образом, для исследований нужны долгоживущие сверхтяжелые элементы, которые откроют новую химию с протяженными во времени реакциями.
Поэтому одним из основных направлений исследований является поиск стабильных сверхтяжелых элементов из так называемого острова стабильности на карте изотопов. Существование таких элементов предсказывает теория оболочечного строения ядра М. Гёпперт-Мейер и Х. Йенсена, которые получили за нее Нобелевскую премию в 1963 году. В рамках этой теории стабильными должны быть те химические элементы, в ядрах которых нуклоны полностью заполняют какаю-либо из его ядерных оболочек. Соответствующее такой ситуации число нуклонов называется «магическим». На сегодняшний день известно 7 магических чисел – 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, последнее из которых справедливо только для нейтронов, и, очевидно, принадлежит трансурановому элементу, расположенному на карте изотопов недалеко от Оганесона.
Синтез сверхтяжелого элемента – это долгий и сложный процесс. Обычно для синтеза одного сверхтяжелого атома требуется не менее трех месяцев, поэтому цена ошибки велика. Чтобы не ошибиться, необходимо точно знать, как в ускорителе взаимодействуют два сближающихся ядра, из которых получится сверхтяжелый элемент.
Такие исследования проводятся в Институте физико-химических исследований RIKEN, Япония. Ученые изучают столкновения ускоренных, относительно легких ядер Неона, Магния или Кальция с неподвижными крупными ядрами Кюрия и Урана, измеряя их взаимное отталкивание. Они обнаружили, что на то, как отталкиваются от тяжелых ядер легкие, в первую очередь влияет форма тяжелых ядер, которые выглядят как мяч для регби. Оказывается, если легкое ядро врезается в широкую сторону тяжелого, то вероятность синтеза нового атома резко растет.
Если такая же картина будет иметь место при столкновениях тяжелых ядер, то за счет правильного выбора траекторий налетающих ядер время синтеза сверхтяжелого атома удастся сократить в разы, до нескольких суток.
Важное исследование, которое может хорошенько подтолкнуть эксперимент в физике трансурановых элементов, существенно его ускорив и удешевив.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.
