Ученые «Росатома» из Димитровграда наработали редкий изотоп берклий-249 для эксперимента по получению нового химического элемента таблицы Д.И. Менделеева — как раз ко Дню химика! Новый 119-й элемент будут синтезировать в ускорительном комплексе «Фабрика сверхтяжелых элементов» в Дубне. Всё это — продолжение многовековой истории поиска неоткрытых элементов, которую запустил Дмитрий Менделеев. Давайте вспомним, как пополнялась таблица химических элементов, и разберемся, чем занимается Фабрика сверхтяжелых элементов.
Краткая история открытия химических элементов
Понятия «атом» и «элемент» появились еще во времена древних греков, в V веке до нашей эры, но первыми активными искателями новых веществ стали алхимики. На протяжении пятнадцати столетий, — со II по XVII век, — они работали на стыке науки, мистики и астрологии. Сегодня их эксперименты нам кажутся безумными, но все же они приносили плоды. Например, открытие фосфора.
Развитие горнодобывающей отрасли с началом промышленной революции в середине XVIII века дало алхимикам еще больше материалов для изучения… и привела к зарождению современной науки. В 1789 году — первый в истории список химических элементов, в 1814 году — система названий и символов. Наконец, в 1869 году Дмитрий Менделеев представил первый вариант своей таблицы.
С открытием периодического закона, который лег в основу таблицы, ученые получили возможность предсказывать элементы. Сам Дмитрий Менделеев, развивая свою теорию, описал более десяти еще неоткрытых элементов, в число которых попал аналог марганца под номером 43. Именно он стал стал первым искусственно полученным веществом, и получил соответствующее название — технеций. Кстати, наработали его в одном из первых ускорителей-циклотронов.
Эпоха ускорителей и Дубны
В начале 1930-х годов наступила эра ускорительной техники. Линейные ускорители, циклотроны, синхрофазотроны и коллайдеры стали главными инструментами физики. Ученые разгоняли и сталкивали частицы, чтобы понять их строение и получить новые вещества.
Первый крупный ускоритель нашей страны собрали в 1949 году в Институте ядерных проблем АН СССР в Дубне . Установка стала одной из причин, почему этот город (тогда еще поселок) стал точкой создания гигантской «кузницы открытий» — Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ).
С 1961 года в ОИЯИ начали синтезировать новые элементы Периодической таблицы Менделеева вслед за их открытием в мировой науке:
- 101 - Менделевий, Md
- 102 - Нобелий, No
- 103 - Лоуренсий, Lr
- 104 - Резерфордий, Rf (долгое время назывался Курчатовием)
- 105 - Дубний, Db
- 106 - Сиборгий, Sg
Наконец, в 1998 году физики ОИЯИ в коллаборации с иностранными коллегами первыми в мире создают 114-й элемент, получивший название флеровий, Fl. Следом они синтезируют московий (Mc, 115), ливерморий (Lv, 116) и теннессин (Ts, 117). Последний новый элемент был получен в 2006 году — оганесон под номером 118.
Для наработки этих элементов нужны специальные мишени из чрезвычайно редких изотопов, поэтому ОИЯИ начинает активно сотрудничать со специалистами «Росатома», в частности, с коллегами из Научного института «Росатома» в Димитровграде. Это сотрудничество продолжается уже более 20 лет.
В 2011 году Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) официально признал приоритет России в открытии флеровия и ливермория. В декабре 2015 года — московия, теннессина и оганесона. Тем временем в ОИЯИ продолжалась активная работа.
Первая в мире фабрика сверхтяжелых элементов
В 2019 году в ОИЯИ открыли Фабрику сверхтяжелых элементов на базе нового мощного циклотрона ДЦ-280. В ускорительном комплексе физики будут исследовать границы стабильности ядерной материи, синтезировать новые элементы Периодической таблицы и изучать их химические свойства. Одна из главных целей — синтезировать 119-й и 120-й элементы.
Один из ключевых компонентов этих экспериментов — специальные мишени. Для их создания ученые Научного института «Росатома» в Димитровграде разработали новую технологию получения изотопов в исследовательском реакторе СМ-3, одном из мощнейших в мире. Так физики наработали редкий и труднодоступный берклий-249 и изготовили из него сегменты мишени.
«Успешная наработка берклия-249 для синтеза 119-го химического элемента — результат многолетней работы наших специалистов и важный вклад в международные научные исследования», — подчеркнул руководитель отделения радионуклидных источников и препаратов Олег Андреев.
Сегменты из берклия направят в лабораторию ОИЯИ, где вскоре начнутся эксперименты по получению нового элемента Периодической таблицы. Первые результаты ученые ожидают получить уже этой осенью.
«Этот эксперимент готовился почти пять лет силами огромной коллаборации не только внутри России, но и многих стран мира, наших стран-партнеров. Думаю, уже в сентябре – октябре будут объявлены первые его результаты. Надеюсь, что нам будет, чем порадовать», — отметил ранее в интервью журналистам директор ОИЯИ, академик РАН Григорий Трубников.
Работы выполняются в рамках федерального проекта № 4 «Специальные материалы и технологии атомной энергетики, опережающая подготовка квалифицированных кадров по направлению новые атомные технологии» национального проекта технологического лидерства.
Подписывайтесь на наш канал и следите за новостями российской науки!
Присоединяйтесь к команде научного блока «Росатома», актуальные вакансии – на карьерном портале.