Помните, как в школе учили таблицу Менделеева? Я до сих пор помню эти квадратики на стене кабинета химии. Водород - первый, гелий - второй, дальше углерод, кислород... В конце где-то уран болтался под номером 92. И казалось - ну все, дальше пустота.
А вот и не, там не пустота!
Сейчас в таблице уже 118 элементов. А в следующем году может стать 119. Или даже 120.
В наступающем 2025 году ускорится гонка за открытие новых химических элементов 119 и 120. Ученые из США планируют получить элемент 120, а японские физики работают над элементом 119
Три страны дерутся как школьники за последнюю парту у окна. США хотят 120-й, японцы целятся в 119-й, а мы... ну мы тоже не лыком шиты.
Только представьте масштаб безумия. Ученые строят циклотроны размером с футбольное поле, тратят миллиарды долларов и годы жизни. Все ради того, чтобы создать горстку атомов, которые исчезнут через доли секунды.
Это как пытаться слепить снежок в пустыне Сахары. В перчатках-боксерках. С завязанными глазами.
А зачем, собственно?
Хороший вопрос. Долго думал над ним сам.
Во-первых, амбиции. Кто первый создаст элемент 119, тот его и назовет. Может быть "москвий-2" или "токий". Представляете, как приятно увидеть название своей страны в учебнике химии на веки вечные?
Во-вторых, наука. Где-то в конце таблицы теоретически прячется "остров стабильности". Там новые элементы смогут жить не микросекунды, а минуты или часы. А может, и годы.
Что это даст? Честно - никто точно не знает. Может, материалы с невероятными свойствами. Может, новые источники энергии. А может, просто красивые картинки в научных журналах.
Но именно эта неопределенность и заводит. Помните ощущение из детства, когда разбираешь старые коробки на чердаке? Вот примерно то же самое.
Зачем создают новые элементы
Разберемся без научной воды, что вообще происходит и кому это нужно.
История началась красиво
В 1869 году Менделеев разложил пасьянс из карточек с элементами и понял: в таблице есть дырки. Предсказал элементы, которых еще не нашли. И угадал! Через несколько лет открыли галлий, скандий, германий — ровно там, где он говорил.
С тех пор физики подсели на это дело как наркоманы. Каждый новый элемент — как новый уровень в компьютерной игре.
"Остров стабильности" — главная интрига
Все элементы тяжелее урана нестабильны. Создаешь атом — он тут же разваливается. Иногда за наносекунду, иногда за несколько минут, если повезет.
Но теоретики обещают чудеса. Где-то в районе элементов 114-126 должен быть "остров стабильности". Там новые элементы смогут жить часами, днями, а то и годами.
Теоретически таблица Менделеева может быть расширена до 173 элементов
Представьте материал, который не ржавеет, не плавится и не разрушается вообще никак. Или источник энергии в тысячи раз мощнее урана. Или лекарство от рака на основе стабильного сверхтяжелого элемента.
Пока это фантазии, но заманчивые.
Практические применения (если получится)
Что можно сделать с новыми элементами:
- Катализаторы для химии — ускорят реакции в разы
- Сверхпроводники при комнатной температуре
- Материалы для космических кораблей
- Новые виды ядерного топлива
- Медицинские препараты направленного действия
Звучит как фантастика? А мобильный телефон в 1950-м тоже казался магией.
Честно говоря, главная причина другая
Все эти практические применения — красивые обещания для получения финансирования. Настоящая причина проще: любопытство.
Люди лезут на Эверест не потому, что там что-то полезное лежит. Просто потому, что он есть.
Элемент 119 — это Эверест для физиков. Дорого, сложно, опасно. И абсолютно необходимо для самоуважения.
Национальный престиж
Кто открывает элемент — тот его и называет. В таблице Менделеева есть америций, европий, полоний, франций. Названия стран на века.
У нас есть дубний, московий, оганесон. Неплохо для страны, которая "всего лишь заправка".
Элемент 119 может стать "россий" или "советий". А может "японий" или "америций-2". Зависит от того, кто первый до финиша доберется.
Детские игры? Возможно. Но в эти игры играют взрослые дяди с ускорителями частиц и бюджетами в миллиарды долларов.
Как создают сверхтяжелые элементы
Готовы к краткому курсу ядерной физики? Обещаю без формул и заумных терминов.
Принцип простой, как молоток
Берем два атомных ядра и врезаем одно в другое на чудовищной скорости. Иногда они склеиваются и получается новый элемент. Чаще просто разлетаются в разные стороны.
Примерно как пытаться слепить пластилин, кидая куски друг в друга из пушки.
Практически это выглядит дико
Представьте трубу диаметром несколько метров, закрученную в кольцо размером с хоккейную площадку. Внутри вакуум лучше, чем в открытом космосе. По трубе носятся ядра атомов, разогнанные до 10% скорости света.
В Дубне создана первая в мире Фабрика сверхтяжелых элементов на базе циклотрона ДЦ-280, запущенного в 2019 году
Звучит как декорации к "Звездным войнам". Но работает.
Рецепт создания элемента 119:
- Берем ядра титана (элемент 22)
- Берем ядра берклия (элемент 97)
- Разгоняем титан почти до световой скорости
- Стреляем им по берклию
- Молимся, чтобы получилось 22+97=119
Вероятность успеха — примерно как выиграть в лотерею, держа один билет из миллиарда.
Почему так сложно?
Атомные ядра заряжены положительно. Это значит, они отталкиваются друг от друга с чудовищной силой. Представьте два магнита одинаковыми полюсами — и умножьте отталкивание в миллион раз.
Чтобы заставить ядра слипнуться, нужно преодолеть этот "кулоновский барьер". Отсюда и космические скорости, и гигантские установки.
А теперь самое интересное
Допустим, чудо случилось. Два ядра слиплись, получился элемент 119. Что дальше?
Дальше начинается гонка со временем.
Новый элемент живет доли секунды, максимум несколько минут. За это время нужно успеть:
- Зарегистрировать факт его существования
- Измерить массу
- Проследить, как он распадается
- Повторить эксперимент несколько раз для подтверждения
Это как сфотографировать молнию на пленочный фотоаппарат. Ночью. В тумане. С завязанными глазами.
Детекторы размером с комнату
Чтобы поймать один атом нового элемента, строят детекторы размером с небольшой дом. Тысячи датчиков, километры проводов, компьютеры, которые анализируют данные в режиме реального времени.
Один атом. Один! А установка стоит как небольшой город.
Почему элементы такие короткоживущие?
Чем тяжелее ядро, тем сложнее ему удерживать все свои протоны и нейтроны вместе. Это как пытаться удержать в руках сотню мячиков — рано или поздно что-то обязательно выскользнет.
Тяжелые элементы распадаются, выплевывая альфа-частицы, испуская нейтроны или просто разваливаются пополам. Получаются более легкие и стабильные элементы.
Но есть надежда
Теоретики обещают, что где-то в районе элементов 114-126 ситуация изменится. Там ядра должны стать более стабильными благодаря "магическим числам" протонов и нейтронов.
Пока проверить это можно только экспериментально. Создавая новые элементы один за другим и смотря, что получится.
Как исследование неизвестной планеты. Каждый шаг — в темноту.
Мировая гонка 2025 года
Сейчас три страны готовятся к решающей схватке. У каждой свой план и свои преимущества.
США: сразу берут высоту
Американцы выбрали дерзкую тактику - пропустить 119-й элемент и сразу замахнуться на 120-й.
Ученые из США планируют получить элемент 120
Расчет простой: пока все дерутся за 119-й, мы его перескочим. Для этого нужно столкнуть титан с калифорнием.
Вот только калифорний - материал почти фантастический. Его производят буквально по граммам в год, а стоит дороже золота в тысячи раз. Один эксперимент может обойтись в десятки миллионов долларов.
Но деньги у американцев есть. И доступ к редчайшим материалам через военные программы тоже есть.
Япония: медленно но верно
Японские физики работают над элементом 119
Японцы идут проверенным путем. Для получения 119-го элемента нужно столкнуть ванадий с кюрием. Кюрий тоже редкость, но не такая запредельная как калифорний.
Главная сила японцев - точность. Их установка в RIKEN работает как часы. Каждый атом ловят и анализируют с идеальной аккуратностью.
Плюс опыт. Именно японцы первыми создали элемент 113. Знают все подводные камни.
Россия: по-нашему
А мы пошли своим путем. Построили в Дубне настоящую фабрику по производству новых элементов.
В Дубне создана первая в мире Фабрика сверхтяжелых элементов на базе циклотрона ДЦ-280, запущенного в 2019 году
Звучит пафосно, но суть простая. Пока американцы и японцы делают пару экспериментов в месяц, мы запускаем их десятками. Наша установка может молотить без передышки целыми месяцами.
Принцип такой: если создание нового элемента - это лотерея, то лучше покупать много билетов.
За 2020-2022 годы Фабрика сверхтяжелых элементов в Дубне произвела пять новых изотопов сверхтяжелых элементов
Пять новых изотопов за пару лет. Это не случайность - это результат того, что мы просто больше пытаемся. И чаще попадаем.
Конечно, у нас нет таких денег как у американцев. И оборудование не такое навороченное как у японцев. Зато есть упорство и готовность работать долго.
Кто кого переиграет
Американцы ставят на деньги и технологии. Японцы - на точность и опыт. Мы - на настойчивость и количество попыток.
Кто победит? Честно говоря, никто не знает. Все работают в секрете. Результаты объявляют только после полного подтверждения.
Может случиться так, что завтра утром проснемся и узнаем: создан элемент 119. Или 120. А может, придется ждать еще пару лет.
Но одно точно - кто первым доберется до финиша, тот войдет в учебники истории. Навсегда.
Российские достижения
Пока весь мир спорит о будущем, стоит вспомнить - а что мы уже сделали? Результаты впечатляют даже скептиков.
Шесть элементов подряд
С 2003 по 2016 год в Дубне создали элементы с 113-го по 118-й. Шесть штук подряд! Это рекорд, который никто пока не побил.
Элемент 114 назвали флеровием - в честь нашего физика Георгия Флерова. Элемент 115 стал московием. А 118-й получил имя оганесон - по фамилии академика Юрия Оганесяна, который руководил всеми этими открытиями.
Представляете? Три элемента в таблице Менделеева носят российские имена. Это останется в истории навсегда.
Как это получилось
Все началось еще в советские времена. Георгий Флеров в 1960-х годах предположил, что тяжелые элементы можно создавать искусственно. Построил первые установки, набрал команду одержимых физиков.
Работали десятилетиями. Первые попытки проваливались. Денег не хватало, оборудование ломалось, коллеги за границей смеялись.
А потом пошло. Элемент за элементом. Каждый новый становился доказательством - русская физическая школа жива и может удивлять мир.
Секрет дубненского успеха
Во-первых, преемственность. Команда Оганесяна работает вместе уже полвека. Знают друг друга, понимают с полуслова. Это как оркестр, где каждый музыкант на своем месте.
Во-вторых, терпение. Американцы и европейцы любят быстрые результаты. Написать статью, получить грант, перейти к следующему проекту. А мы готовы годами бить в одну точку.
В-третьих, рационализм. Нет денег на самое дорогое оборудование? Придумываем, как решить задачу дешевле. Часто получается даже лучше.
Фабрика нового поколения
В 2019 году запустили циклотрон ДЦ-280. Это уже не просто установка для экспериментов. Это конвейер по производству сверхтяжелых элементов.
Мощность в три раза больше предыдущего поколения. Может работать круглосуточно месяцами. Автоматизация позволяет делать сотни попыток там, где раньше делали десятки.
За 2020-2022 годы Фабрика сверхтяжелых элементов в Дубне произвела пять новых изотопов сверхтяжелых элементов
Пять изотопов за два года работы. Это больше, чем многие страны создали за всю историю.
Планы на будущее
Элементы 119 и 120 - только начало. В Дубне уже думают о 121-м и 122-м. И даже дальше.
Юрию Оганесяну уже за восемьдесят, но он не собирается останавливаться. Говорит: "Пока руки держат карандаш, буду рисовать схемы новых экспериментов".
Молодое поколение физиков подрастает. Учится на опыте мастеров, но привносит свежие идеи.
Что дает стране
Кроме престижа, есть и практическая польза. Технологии, разработанные для создания новых элементов, находят применение в медицине, энергетике, космической отрасли.
Детекторы излучения из Дубны используют в больницах для лечения рака. Методы ускорения частиц помогают создавать новые материалы.
А главное - мы доказали себе и миру: российская наука может быть лидером в самых сложных областях. Даже когда денег мало, а sanctions давят со всех сторон.
Впереди новые рекорды
Элемент 119 может стать седьмым подряд российским открытием в таблице Менделеева. А там и до "острова стабильности" недалеко.
Кто знает - может быть, именно в Дубне создадут первый элемент, который проживет не секунды, а годы. И тогда начнется новая эра в химии и физике.
Что дальше
Элементы 119 и 120 - это только начало большого пути. Впереди целый неизвестный мир, который может изменить нашу жизнь.
До 173-го элемента
Теоретически таблица Менделеева может быть расширена до 173 элементов
Представьте себе: еще 55 неоткрытых элементов! Каждый со своими уникальными свойствами. Это как найти целый новый континент в химии.
Но создать их будет нелегко. Чем тяжелее элемент, тем сложнее его получить. Элемент 150 потребует столкновения ядер, каждое из которых само по себе редкость. А для элемента 173 понадобятся технологии, которых пока просто не существует.
"Остров стабильности" - главная надежда
Где-то в районе элементов 114-126 теоретики обещают чудеса. Там новые элементы должны жить не доли секунды, а минуты, часы, а может даже годы.
Если это правда, то откроются невероятные возможности. Материалы с фантастическими свойствами. Лекарства, которые действуют точечно на больные клетки. Источники энергии мощнее всего, что мы знаем.
Но пока это только теория. Проверить можно только одним способом - создать эти элементы и посмотреть, что получится.
Практическое применение завтра
Что можно будет делать с новыми элементами через 10-20 лет:
В медицине: Изотопы новых элементов могут стать идеальным лекарством от рака. Попадут точно в опухоль, уничтожат ее и исчезнут без следа.
В энергетике: Стабильные сверхтяжелые элементы могут стать топливом для космических кораблей. Горсть такого материала заменит тонны обычного топлива.
В электронике: Новые элементы могут стать основой для сверхпроводников при комнатной температуре. Представьте компьютеры без охлаждения и провода без потерь энергии.
В космосе: Материалы на основе новых элементов могут быть идеальными для межпланетных полетов. Не разрушаются от радиации, не стареют веками.
Реальность или фантазии
Честно говоря, никто не знает наверняка. Может оказаться, что новые элементы принесут революцию. А может, останутся просто красивыми цифрами в учебнике.
Но история показывает: каждое фундаментальное открытие рано или поздно находит применение. Радий Кюри казался бесполезным, а привел к ядерной медицине. Лазер был "решением в поисках проблемы", а теперь без него не обходится ни одна операция.
Кто будет лидером
Пока что в гонке участвуют только США, Россия и Япония. Но скоро подключатся Китай, Европа, может быть даже Индия.
Каждая новая страна принесет свои идеи и технологии. Конкуренция усилится. А значит, результаты появятся быстрее.
Наши шансы
У России есть все для победы в этой гонке. Сильная научная школа, опытные физики, работающая "Фабрика элементов".
Не хватает только денег. На западе в один эксперимент вкладывают столько, сколько мы тратим за год. Но мы научились делать больше с меньшими ресурсами.
Что нас ждет в 2025 году
Скорее всего, к концу года мы узнаем: создан ли элемент 119 или 120. А может быть, и оба сразу.
Это будет историческое событие. Первое расширение таблицы Менделеева за семь лет. Доказательство того, что человечество может заглядывать все дальше в неизвестное.
А дальше начнется настоящая работа. Изучение свойств новых элементов. Поиск способов их практического применения. И подготовка к созданию следующих - 121-го, 122-го...
Мы живем в удивительное время. Время, когда таблица Менделеева еще не закончена. Когда каждый год может принести открытие нового элемента.
Наши дети будут изучать химию по учебникам, где элементов больше, чем сейчас. А их дети - по еще более толстым книгам.
Кто знает, может быть, элемент 150 когда-нибудь назовут "россий" или "московий-2". И в школах будущего расскажут, как в далеком 2025 году российские ученые открыли дорогу к звездам.
А что думаете вы?
Следите ли за новостями российской науки? Поддерживаете наших ученых в Дубне или считаете, что тратим деньги впустую на "бесполезные" эксперименты?
Пишите в комментариях, кто по вашему мнению создаст элемент 119 первым - мы, американцы или японцы. И стоит ли вообще тратить миллиарды на расширение таблицы Менделеева, когда есть более насущные проблемы. Интересно услышать разные точки зрения.
Если статья была полезной - ставьте лайк и подписывайтесь. Впереди еще много интересных тем про российскую науку, космос и технологии. Обещаю писать так же просто и честно, без заумных терминов и пустой воды.