Российские физики первыми в мире синтезировали пять неизвестных науке изотопов (разновидностей) сверхтяжелых элементов: лоуренсий-264, московий-286, дармштадтий-276, хассий-272 и сиборгий-268. Это мировое открытие случилось благодаря продолжающейся работе по синтезу 120-го элемента Периодической системы Менделеева, который до сих пор не удалось получить ни в одной лаборатории.
Работы по синтезу 119-го и 120-го элементов ведутся в крупнейших ядерно-физических центрах мира. Лидирует в этом направлении Россия, где создана уникальная установка «Фабрика сверхтяжелых элементов». Она позволяет ученым добиваться выдающихся результатов. Эксперименты в ней идут 24 часа в сутки.
Зачем ученые синтезируют новые элементы
До открытия урана (его порядковый номер 92) таблица Менделеева пополнялась благодаря обнаружению химических элементов в природе. Однако со временем выяснилось, что уран – это последний химический элемент, который встречается в природе в чистом виде.
Ученые разобрались, что не так с ураном. Оказалось, что период его полураспада – 4,5 миллиарда лет. То есть примерно столько, сколько лет нашей Земле. Получается, что все сегодняшние запасы урана – это ровно половина от того, что было в самом начале. А если так, то все элементы, стоящие в периодической таблице за ураном, когда-то существовали, но оказались не такими устойчивыми, как он, и уже распались.
Следующий вопрос – как получить вещество, которое как бы есть, но как бы и нет. Разумеется, получить его искусственным путем, воссоздав ситуацию взрыва. Именно этим занимаются ученые начиная с 1940-х годов.
А вы знали?
Изначально таблица, созданная Дмитрием Менделеевым, содержала 63 элемента. С 1863 года она постепенно дополняется, и этот процесс не окончен до сих пор. Основной вопрос ученых – насколько большой она может оказаться.
Как полет Гагарина, только в химии
К началу 2020 года периодическая таблица расширилась до 118 элементов. Физики из Объединенного института ядерных исследований в Дубне совершили открытие, которое может сравниться разве что с первым полетом человека в космос. С 2011 года они синтезировали элементы, существование которых было предсказано великим российским химиком и долго оставалось только теорией. Это флеровий (порядковый номер 114), ливерморий (116), московий (115), теннессин (117) и оганесон (118). Элемент с порядковым номером 118 получил название в честь Юрия Оганесяна, российского академика, руководившего исследованиями.
Теперь ученым всего мира предстоит огромная работа по исследованию свойств полученных элементов.
А вы знали?
Элементы в Периодической системе Менделеева выстроены в порядке возрастания массы и сокращения «срока жизни». Как выяснилось, новые химические элементы живут очень мало. К примеру, 118-й, оганесон, существует 0,89 микросекунды, это 0,00000089 от секунды. Для того, чтобы получить первый атом этого вещества, ученые потратили шесть лет.
Что делают ученые в Дубне
Новый элемент получают в ходе реакции ядерного синтеза. Для этого физики сталкивают два ядра двух более «легких» элементов. Под действием ядерных сил эти ядра сливаются и образуется новый элемент. Но для того, чтобы реакция состоялась и атомы не оттолкнулись друг от друга, их необходимо «разогнать» до скорости 30 000 километров в секунду, это примерно 10% от скорости света. Дальше новый элемент фиксируется детекторами.
В 2020 году в Дубне запустили уникальный ускоритель заряженных частиц – циклотрон DC-280. Он позволил увеличить эффективность экспериментов в десятки раз. Теперь синтез занимает не недели, а часы. Ученые убеждены, что благодаря такой технике им удастся заполнить таблицу Менделеева до 122-го химического элемента.