В шаге от 8-го периода: Как в Дубне прямо сейчас ищут 119-й элемент (и почему это так сложно)
Мы все помним таблицу Менделеева со школы. Большинству кажется, что она давно завершена, но на самом деле таблица — это живой, развивающийся организм. Прямо сейчас в подмосковной Дубне, в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ), физики пытаются сделать то, что навсегда впишет их имена в учебники химии: открыть 119-й элемент.
И об этом грандиозном научном детективе говорят непозволительно мало.
Что такое 119-й элемент?
Временно он носит невзрачное латинское название Унуненний (Ununennium), что буквально означает «один-один-девятый». Как только он будет официально зафиксирован, ему дадут нормальное имя — возможно, в честь какого-то ученого или географического объекта (как это было с московием или оганесоном).
Открытие 119-го элемента — это не просто добавление новой клеточки. Это открытие абсолютно нового, восьмого периода в таблице Менделеева. По своим химическим свойствам этот сверхтяжелый металл должен стать «родственником» натрия и калия (встать под францием в первой группе).
«Титановая» проблема: почему таблица застопорилась?
Элементы с 114-го по 118-й были открыты в Дубне с использованием изотопа кальция-48. Это был идеальный «снаряд» — стабильный и удобный. Но чтобы получить 119-й элемент с помощью кальция (20), нужна мишень из эйнштейния (99). А эйнштейний невероятно радиоактивен, получить его в нужных количествах для мишени физически почти невозможно.
Поэтому физикам пришлось поменять тактику. Раз нельзя утяжелить мишень, нужно утяжелить снаряд. Теперь по мишени из берклия (97) бьют ионами титана-50 (22). Математика все та же: 97 + 22 = 119.
Но чтобы разогнать и контролировать пучок титана, потребовались абсолютно новые мощности. Старые ускорители с этим не справлялись.
Фабрика сверхтяжелых элементов
Именно для того, чтобы преодолеть этот барьер, в Дубне построили Фабрику сверхтяжелых элементов (ФСЭ). Сердце этой фабрики — новый циклотрон ДЦ-280, не имеющий аналогов в мире по интенсивности пучков тяжелых ионов.
- Это настоящая машина времени, которая воссоздает условия, существующие только в недрах взрывающихся сверхновых звезд.
- Ускоритель работает круглосуточно, обрушивая на мишень триллионы частиц в секунду.
- Из этих триллионов столкновений слиянием ядер заканчиваются лишь единицы. Ученые буквально ищут иголку в стоге сена размером с галактику.
Зачем тратить на это миллиарды?
Сверхтяжелые элементы живут ничтожные доли секунды, после чего распадаются. Зачем тогда они нужны?
Фундаментальная физика ищет так называемый «Остров стабильности». Расчеты показывают, что где-то за 120-м элементом, ядра могут оказаться настолько гармонично сложены, что перестанут распадаться мгновенно. Они смогут существовать часы, дни или даже годы.
Если мы найдем этот Остров, это перевернет наше понимание устройства материи. Мы сможем создавать материалы с немыслимыми свойствами — сверхплотные, сверхкомпактные источники энергии или материалы, которые сегодня кажутся магией из научной фантастики. И путь к этому Острову прямо сейчас прокладывают физики в подмосковной Дубне.