В Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ), расположенном в Дубне, в скором времени стартует строительство уникальной системы под названием «ПАСТех». Эта мощная, но при этом компактная установка будет применяться для детального изучения структуры различных материалов на атомном уровне. Ее создание станет важнейшим этапом в подготовке к реализации одного из наиболее амбициозных проектов в современной физике — синтезу 119-го химического элемента, которого на данный момент не существует в природе.
Решение о запуске данного проекта было утверждено на заседании Программно-консультативного комитета ОИЯИ по ядерной физике. Планируется, что новый комплекс будет создан на базе Лаборатории ядерных проблем в течение ближайших 2 лет. В основе работы «ПАСТех» лежит метод позитронной аннигиляционной спектроскопии, суть которого заключается в облучении веществ пучками позитронов низкой энергии. Варьируя энергию частиц, специалисты смогут сканировать образцы от самой поверхности до глубины в несколько десятков микрон, проводя своего рода томографию на наноуровне.
Подобная технология открывает широкие возможности для выявления микроскопических дефектов в полупроводниках, металлах и иных материалах, а также позволяет изучать процессы их старения под воздействием радиации или нагрузок. Ученые смогут проводить анализ тонких пленок и модифицированных поверхностей, что имеет критическое значение для развития электронной, ядерной и аэрокосмической промышленности. Кроме исследовательских задач, новая платформа станет учебной базой для подготовки квалифицированных инженеров в сфере криогенной и ускорительной техники.
Специалисты института уже накопили опыт эксплуатации аналогичной установки, работающей с 2016 года, однако новый комплекс будет отличаться повышенной точностью и расширенным функционалом. Интерес к разработке уже проявляют коллеги из Вьетнама, Болгарии, Азербайджана, ЮАР и других государств. Тем не менее, главной целью ОИЯИ на ближайшие годы остается выход за пределы известной таблицы Менделеева, и в Лаборатории ядерных реакций уже ведутся эксперименты по синтезу 119-го элемента, открывающего восьмой период.
Для достижения этой цели ученые тестируют разнообразные комбинации пар «снаряд–мишень», среди которых уже выделены перспективные варианты, например, америций-243 с хромом-54 или берклий-249 с титаном-50. В процессе подготовки были обнаружены 3 новых изотопа: 288Lv, 289Lv и 280Cn. Особое внимание уделяется вопросам радиационной безопасности, поэтому «фабрику сверхтяжелых элементов» сейчас модернизируют для получения разрешения на работу с материалами I класса опасности.
Параллельно ведутся исследования флеровия, одного из тяжелейших синтезированных элементов. Ученые наблюдали за взаимодействием его атомов с поверхностью золота при различных температурных режимах. Полученные результаты подтвердили, что релятивистские эффекты существенно меняют химические свойства сверхтяжелых элементов, что является ключом к пониманию их природы. Ожидается, что первые эксперименты по непосредственному синтезу 119-го элемента начнутся после 2028 года.