В погоне за 120-ым элементом таблицы Менделеева специалисты Объединенного института ядерных исследования (ОИЯИ) в Дубне провели большую серию опытов.
Закончив испытания на ускорителе, учёные проанализировали собранные данные и выяснили, что впервые в мире получили пять новых изотопов сверхтяжёлых элементов: лоуренсий-264, сиборгий-268, хассий-272, дармштадтий-276 и московий-286.
Для того чтобы получить самый тяжёлый элемент таблицы Менделеева (а главное, уверенно определить, что он появляется в ходе экспериментов) физики обстреливали "мишень" из тория-232 пучками ионов кальция-48. Это был самый большой эксперимент 2022 года, и данная реакция ещё не изучалась нигде в мире.
Основные задачи этих экспериментов − синтез новых, 119-го и 120-го, сверхтяжёлых элементов, а также исследование свойств элементов уже известных, отметили в пресс-службе ОИЯИ.
Число после названия химического элемента означает массовое число изотопа, то есть количество нейтронов и протонов в ядре полученного атома.
Так, торий имеет атомный номер 90 (в его ядре 90 протонов и меньше или больше протонов он иметь не в состоянии, иначе это будет уже другой химический элемент).
Атомный номер сиборгия – 106, хассия – 108, дармштадтия – 110, московия – 115.
Но в ходе столкновений ядра всех этих химических элементов могут заполучить большее или меньшее количество нейтронов.
Так рождаются новые изотопы, многие из которых неизвестны науке.
Учёными в Дубне были "рождены" сразу три неизвестных ранее изотопа: дармштадтий-276 (достоверно зарегистрировано шесть событий), хассий-272 и сиборгий-268 (по два события на каждый).
Меньше всего "прожил" дармштадтий-276. Физики выяснили, что он за доли миллисекунды распадается в хассий-272. Этот изотоп, в свою очередь, ещё через сто миллисекунд претерпевает альфа-распад в сиборгий-268. В течение следующих 10-15 секунд и он спонтанно делится на составляющие.
Как предполагают физики, изотопы будущего 120-го элемента, которые могут быть получены в одной из возможных реакций синтеза, пройдут по цепочке распада через дармштадтий-276, хассий-272 и сиборгий -268.
Именно из-за этого учёные хотели для начала получить эти ядра отдельно и изучить их свойства – то, как они проявляют себя в аппаратуре. Чтобы потом при наблюдении новых событий синтеза 120-го химического элемента, физики могли уверенно найти в "шуме" нужные им ядра нового химического элемента.
Весной 2023 года в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ Фабрики сверхтяжелых элементов эксперименты будут продолжены. Сталкивать будут по-прежнему кальций и торий, однако физики поднимут энергию пучка. Условно говоря, удар по мишени будет происходить с большей силой.
Российские исследователи ожидают, что после этих столкновений им удастся уточнить свойства только что открытого дармштадтия-276 и синтезировать другие, пока ещё неизвестные изотопы этого элемента − дармштадтий-275 или дармштадтий-274.
Также ранее в ходе первых экспериментов на Фабрике сверхтяжёлых элементов был получен изотоп лоуренсий-264. Для этого физики сталкивали кальций-48 и америций-243.
Время жизни изотопа лоуренсия составило "бесконечные" пять часов.
Что интересно, проводимый учёными эксперимент был похож на те, что ставились ранее в других странах мира – Германии, Японии, США (на свет появлялись изотопы московия). Однако после проведения столкновений в результатах распадов учёные внезапно для себя обнаружили лоуренсий-264.
"В первом же эксперименте, в этих, казалось бы, известных и хорошо изученных реакциях, мы увидели новый изотоп лоуренсия-264, – рассказал учёный секретарь Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ Александр Карпов. – Для нас это было показателем того, что фабрика сверхтяжёлых элементов действительно работает так, как было задумано, и превосходит по своим возможностям установки предыдущего поколения".
Ранее физики полагали, что распад московия-288 приводит к нескольким альфа-распадам и примерно через 24 часа завершается спонтанным делением дубния-268.
Однако российские учёные установили следующее: в половине случаев дубний действительно делится, но во второй половине случаев испускается альфа-частица и образуется лоуренсий-264. Так было зафиксировано около 50 событий образования лоуренсия-264 из 110 событий появления московия-288.
Учёные продолжат эксперименты, поддержанные грантом Минобрнауки РФ. Добавим, что материал для мишеней и пучка (кальций-48) был наработан на предприятиях ГК "Росатом" (Россия).
Также добавим, что все эти работы российские физики ведут в сотрудничестве с учёными из Казахстана и Чехии, США и Китая.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Научпоп" на медиаплатформе "Смотрим".
