Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №26/2001

Об открытии новых элементов
таблицы Д.И. Менделеева

Каждый школьник, изучающий химию, знает, что существует около девяти десятков долгоживущих химических элементов, причем самый легкий из них – водород, самый тяжелый – уран. После второй мировой войны был синтезирован химический элемент с атомным номером 94 – плутоний, которого в земной коре нет вообще. Сразу же возник вопрос: сколько же заурановых искусственных элементов удастся физикам-ядерщикам синтезировать?
Ответить на этот вопрос чрезвычайно сложно даже сегодня.

Тяжелые искусственные элементы быстро «гибнут» из-за того, что ядра их атомов оказываются неустойчивыми. Например, элемент № 102 (нобелий) живет секунды, а время жизни элемента № 110 (оставлен без названия) составляет лишь 1/10 000 долю секунды.

Знаменитый датский физик – один из основоположников квантовой теории – Нильс Бор в свое время полагал, что пределом для ядерных синтезов будет элемент с номером 104 (названный американцами примерно 30 лет назад резерфордием). Однако вскоре физики-теоретики международного научного центра в подмосковной Дубне пришли к парадоксальному выводу: время жизни очень тяжелых элементов (тяжелее 114-го) может составлять уже не секунды, а годы, миллионы, а то и миллиарды лет. Все крупные теоретические школы мира стали интенсивно разрабатывать этот совершенно нетривиальный гипотетический прогноз. Наряду с этим многие хорошо оснащенные научные центры США, Германии, Франции, Англии, Японии начали ставить эксперименты в надежде получить сверхтяжелые элементы. Более 35 лет продолжались работы по проверке выдвинутой гипотезы, строились все более мощные гигантские установки, но ничего не получалось.

В Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна) в 1999 г. решили вновь вернуться к этой проблеме и поставить эксперимент в 1000 раз более чувствительный, чем проведенные до них в других странах. Для этого пришлось создать уникальный ускоритель с высокоинтенсивным источником, разработанным во Франции, а также воспользоваться применявшимся в Германии специальным способом детектирования частиц. Американские коллеги предоставили весь свой запас плутония с массовым числом 244, наработанный ими с помощью подземных ядерных взрывов. Такого вещества в Дубне не было, а требовалось именно оно, чтобы осуществить задуманный эксперимент. Бомбардирующие ионы были получены из очень редкого изотопа – Са-48, который в обычном кальции содержится в исключительно малых количествах.

Трехмесячная непрерывная работа привела к ожидаемому событию: при слиянии 94-го элемента (Рu-244) с 20-м (Са-48) получился 114-й элемент, претерпевший радиоактивный a-распад до 112-го элемента. Последующий a-распад привел к элементам № 110 и 108 (хассий). Таким образом было синтезировано целое радиоактивное семейство, состоящее из четырех долгоживущих элементов. Когда же вместо американского плутония был использован элемент № 96 (кюрий), образовалось новое радиоактивное семейство, состоящее из пяти долгоживущих элементов: № 116, 114, 112, 110, 108.

Полученные в Дубне устойчивые элементы № 114 и 116 «живут» настолько долго, что первооткрыватели собираются изучать их химические свойства, а затем искать их в земной коре, где они в принципе могут существовать, но о чем раньше никто не догадывался. Непреходящее значение дубнинского открытия заключается также в том, что обнаружен «остров стабильности», свидетельствующий о возможности существования атомов с намного большим числом нейтронов и протонов, чем думалось до сих пор.

Это открытие заставило физиков-теоретиков задуматься над вопросом: а где же конец устойчивости элементов? Еще совсем недавно велась речь о 100 протонах, а сегодня уже обсуждается число 1000. Значит, есть некоторое основание полагать, что возможно существование веществ с необычными для нас свойствами.

Каковы будут имена новых элементов – № 114 и 116? Вопрос этот непростой. Вспомним, что элементы № 110–112 пока оставлены без названий, а со многими из тяжелых элементов № 104–109 приключились занимательные истории, замешенные на политике и научных амбициях. Об этом наша газета «Химия» подробно рассказала около четырех лет назад (см.: «Химия», 1997, № 45, с. 4–5).

Учитывая то, что круг наших читателей постоянно пополняется и обновляется, редакция решила напечатать вновь статью «Новые названия новых элементов».

Материал подготовлен по материалам пресс-конференции,
посвященной 45-летию со дня основания
Объединенного института ядерных исследований