Ученым удалось получить новые элементы таблицы Менделеева

09.03.2016, 10:27 322 0

Новые вещества были получены искусственно, но сулят миру большие открытия. Наш корреспондент Константин Крылов с подробностями.

С помощью  ускорителя частиц – циклотрона – ученым из подмосковной Дубны удалось получить ядра сразу четырех новых элементов таблицы Менделеева, существование которых хоть и было предсказано ранее, но которые исследователям никогда не удавалось увидеть или потрогать руками. Вот только полученные частицы настолько малы, что увидеть и рассмотреть их даже сверхмощными приборами невозможно. Специальные высокочувствительные детекторы в лаборатории зафиксировали едва уловимые и ничтожные по продолжительности – какие-то доли секунды – последствия возникновения искусственных ядер.

Сергей Сидорчук, заместитель руководителя Лаборатории Ядерных реакций ОИЯИ: «Это большой электромагнит и между красными обмотками, которые вы видите, находится электромагнитное поле, туда инжектируется пучок медленный сначала через тело магнита, вот синее ярмо магнита, и там он начинается раскручиваться и постепенно ускоряться, когда он достигнет необходимой энергии, он выводится наружу».

Самый тяжелый металл, который встречается в природе – это уран с номером 92 в периодической системе. Искусственно удавалось создать и более тяжелые элементы, но время их жизни – тысячные доли секунды. Считалось даже, что невозможно существование элементов с атомным числом более 100. Однако опыты показали - начиная со 104-го элемента время жизни синтезированных ядер оставалось более-менее стабильным, что позволило предположить – в дальнейшем продолжительность существования атомных ядер будет вновь возрастать.

Этот эффект можно сравнить с континентальным шельфом, который медленно уходит под воду, но затем вновь поднимается за тысячи километров каким-нибудь островом или материком.  Тогда и возникла гипотеза о существовании так называемого «острова стабильности» в море радиоактивных изотопов – где вновь открытые элементы смогут существовать тысячи и даже миллионы лет. И эксперименты российских физиков это подтвердили.

Юрий Оганесян, академик РАН, научный руководитель Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований:  «Действительно этот остров есть, действительно стабильность элементов идет вверх, действительно сверхтяжелые металлы существуют и не один, а много атомов из этого острова, то есть, по сути, мы прощупали его в 52 точках».

Принципиальный способ достижения этих «островов» известен. Одновременно с ростом числа протонов в ядре, то есть. с ростом порядкового номера в таблице Менделеева, необходимо увеличивать и число нейтронов. При количестве нейтронов в ядре 184, что соответствует 114-му номеру в таблице Менделеева, как раз и начинается такой «остров стабильности». В ходе эксперимента с помощью циклотронной «пушки» ученые из Дубны обстреливали мишени из америция, берклия и калифорния ускоренными ионами кальция-48 и в результате получили ядра новых неизвестных ранее атомов.

Вот они - новые, пока еще безымянные, элементы таблицы Менделеева - с номерами 113, 115, 117 и 118 и рядом открытые ранее флеровий и ливерморий с номерами 114 и 116, первенство в получении которых также принадлежит российским ученым из Дубны.

Впрочем, Международный союз теоретической и прикладной химии подтвердил открытие российскими физиками только трех элементов.  Приоритет в получении 113-го был отдан исследователям из Японии, которые работали над проблемой параллельно с нашими.

Оспаривать такие решения в ученом мире не принято, тем более, что в Дубне уже смотрят далеко вперед – строят новый ускоритель, который прозвали фабрикой тяжелых металлов. Там атомы новых материалов будут получать в количествах в 10 раз больших. А этого достаточно для проведения химических экспериментов, которые позволят выявить особенные свойства будущих веществ.

Юрий Оганесян, академик РАН, научный руководитель лаборатории ядерных Объединённого института ядерных исследований: «С увеличением скорости электронов, которые вращаются  вокруг ядра, меняется их масса - по Эйнштейну, а значит, меняется их энергия, а значит, меняются их химические свойства. Это было известно для тяжелых металлов – золото есть золото, поэтому оно не окисляется, и ртуть жидкая поэтому, а эффект этот растет как квадрат атомного номера».

Но все-таки главным в своем открытии ученые ядерщики считают рывок в фундаментальной науке:  их открытие - это новое слово в изучении свойств материи, закономерностей, которые лежат в основе ядерной структуры – а это, как уверяют физики, поможет приблизиться к разгадке тайн Вселенной.