Жаңа химиялық элементтер синтезіндегі прогресс. Неліктен жаңа химиялық элементтер синтезделеді? Кешен туралы қол жетімді

Аса ауыр элементтерден атом ядроларының болуына да шектеулер бар. Z > 92 болатын элементтер табиғи жағдайда табылған жоқ. Сұйық тамшы үлгісін қолданатын есептеулер Z2/A ≈ 46 (шамамен 112 элемент) бар ядролар үшін бөліну тосқауылының жойылуын болжайды. Аса ауыр ядролардың синтезі мәселесінде мәселелердің екі саласын бөліп көрсету керек.

1. Аса ауыр ядролардың қандай қасиеттері болуы керек? Бұл Z және N аймағында сиқырлы сандар болады ма. Аса ауыр ядролардың негізгі ыдырау арналары мен жартылай ыдырау кезеңдері қандай?
2. Аса ауыр ядроларды, бомбалаушы ядролардың түрлерін, күтілетін қима мәндерін, құрама ядроның күтілетін қозу энергияларын және қозу арналарын синтездеу үшін қандай реакцияларды қолдану керек?

Аса ауыр ядролардың түзілуі нысана ядросы мен түскен бөлшектің толық қосылуы нәтижесінде болатындықтан, соқтығысатын екі ядроның құрама ядроға қосылу процесінің динамикасын сипаттайтын теориялық модельдерді құру қажет.
Аса ауыр элементтерді синтездеу мәселесі Z,N = 8, 20, 28, 50, 82, N = 126 (сиқырлы сандар) бар ядролардың радиоактивті ыдыраудың әртүрлі режимдеріне қатысты тұрақтылығын жоғарылатуымен тығыз байланысты. Бұл құбылыс қабық үлгісінің шеңберінде түсіндіріледі - сиқырлы сандар толтырылған қабықтарға сәйкес келеді. Әрине, Z және N-де келесі сиқырлы сандардың болуы туралы сұрақ туындайды. Егер олар N-Z диаграммасының N > 150, Z > 101 атом ядроларының аймағында болса, жартылай ыдырау периоды жоғарылаған аса ауыр ядроларды байқау керек, яғни тұрақтылық аралы болуы керек. Жұмыста спин-орбиталық әсерлесуді ескере отырып, Вудс-Саксон потенциалын қолдану арқылы жүргізілген есептеулер негізінде Z=114 ядро ​​үшін ядролардың тұрақтылығының жоғарылауын күту керек екендігі, яғни келесі толтырылған протон қабықшасы Z = 114, толтырылған нейтрондық қабық N санына сәйкес келеді. ~ 184. Жабық раковиналар бөліну тосқауылының биіктігін айтарлықтай арттыруы және сәйкесінше ядроның қызмет ету мерзімін ұзарта алады. Осылайша, ядролардың осы аймағында (Z = 114, N ~ 184) Тұрақтылық аралын іздеу керек. Дәл осындай нәтиже жұмыста өз бетінше алынды.
Z = 101–109 болатын ядролар 1986 жылға дейін ашылды және аталды: 101 - Md (Menelevium), 102 - No (Nobelium), 103 - Lr (Lawrencium), 104 - Rf (Rutherfordium, 106 - Sg (Seaborgium), 107 - Ns (Nielsborium), 108 - Hs (Hassium), 109 - Mt (Meitnerium). үлкен санауыр элементтердің изотоптары (102-105), 1997 жылы Таза және қолданбалы химияның бас ассамблеясының шешімімен Z = 105 элементке Дубний (Дб) атауы берілді. Бұл элемент бұрын Ha (Hannium) деп аталды.

Күріш. 12.3. Ds (Z = 110), Rg (Z = 111), Cn (Z = 112) изотоптарының ыдырау тізбектері.

Аса ауыр ядроларды зерттеудің жаңа кезеңі 1994 жылы басталды, ол кезде тіркеу тиімділігі айтарлықтай жоғарылады және аса ауыр ядроларды бақылау техникасы жетілдірілді. Нәтижесінде Ds (Z = 110), Rg (Z = 111) және Cn (Z = 112) изотоптары ашылды.
Өте ауыр ядроларды алу үшін 50 Ti, 51 В, 58 Fe, 62 Ni, 64 Ni, 70 Zn және 82 Se жеделдетілген сәулелер қолданылды. Нысан ретінде 208 Pb және 209 Bi изотоптары пайдаланылды. атындағы Ядролық реакциялар зертханасында 110 элементінің әртүрлі изотоптары синтезделді. Г.Н. Флеров 244 Pu(34 S,5n) 272 110 және GSI (Дармштадт) реакциясында 208 Pb(62 Ni,n) 269 110 реакциясын қолданды. 269 Ds, 271 Ds, 272 Rg және 277 Cn изотоптары тіркелді. олардың ыдырау тізбектеріне (12.3-сурет).
Аса ауыр элементтерді өндіруде негізгі рөлді теориялық модельдер атқарады, олардың көмегімен химиялық элементтердің күтілетін сипаттамалары және олардың түзілуі мүмкін реакциялар есептеледі.
Әртүрлі теориялық модельдер негізінде аса ауыр ядролардың ыдырау сипаттамалары есептелді. Осындай бір есептеудің нәтижелері суретте көрсетілген. 12.4. Жұп-жұп аса ауыр ядролардың жартылай ыдырау периоды өздігінен бөліну (a), α-ыдырау (b), β-ыдырау (c) және барлық мүмкін болатын ыдырау процестеріне (d) қатысты берілген. Өздігінен бөлінуге қатысты ең тұрақты ядро ​​(12.4а-сурет) Z = 114 және N = 184 болатын ядро ​​болып табылады. Ол үшін өздігінен бөлінуге қатысты жартылай ыдырау периоды ~10 16 жыл. Ең тұрақтыдан 6-8 нейтронға ерекшеленетін 114 элемент изотоптары үшін жартылай ыдырау периоды төмендейді.
10-15 магнитудасы. α-ыдырауға қатысты жартылай ыдырау периоды суретте көрсетілген. 12.5б. Ең тұрақты ядро ​​Z = 114 және N = 184 (T 1/2 = 10 15 жыл) аймағында орналасқан.
β-ыдырауға қатысты тұрақты ядролар суретте көрсетілген. Қараңғы нүктелері бар 12,4в. Суретте. 12.4d суретте орталық контур ішінде орналасқан жұп-жұп ядролар үшін ~10 5 жыл болатын жалпы жартылай ыдырау периоды көрсетілген. Осылайша, ыдыраудың барлық түрлерін ескергеннен кейін Z = 110 және N = 184 маңындағы ядролар «тұрақтылық аралын» құрайды. 294 110 ядросының жартылай шығарылу кезеңі шамамен 10 9 жыл. Z мәні мен қабықша моделі болжаған сиқырлы саны 114 арасындағы айырмашылық бөліну (соған қатысты Z = 114 ядросы ең тұрақты) және α-ыдырау (қатыстырақ Z мәні төмен ядролар тұрақты) арасындағы бәсекеге байланысты. ). Тақ-жұп және жұп тақ ядролардың салыстырмалы жартылай ыдырау периоды бар
α-ыдырау және өздігінен бөліну күшейеді, ал β-ыдырауға қатысты олар азаяды. Айта кету керек, жоғарыда келтірілген бағалаулар есептеулерде қолданылатын параметрлерге қатты тәуелді және оларды тәжірибелік анықтау үшін жеткілікті ұзақ өмір сүру ұзақтығы бар аса ауыр ядролардың болуы мүмкіндігінің белгілері ретінде ғана қарастыруға болады.

Күріш. 12.4. Жұп-жұп аса ауыр ядролар үшін есептелген жартылай ыдырау периоды (сандар жартылай ыдырау мерзімін жылдармен көрсетеді):
a - өздігінен бөліну туралы, b - α-ыдырау, c - e-түсіру және β-ыдырау, d - барлық ыдырау процестері үшін

Аса ауыр ядролардың тепе-теңдік пішінін және олардың жартылай ыдырау кезеңдерін басқа есептеудің нәтижелері суретте көрсетілген. 12.5, 12.6. Суретте. 12.5-суретте тепе-теңдік деформация энергиясының Z = 104-120 ядролар үшін нейтрондар мен протондар санына тәуелділігі көрсетілген. Деформация энергиясы тепе-теңдік пен сфералық түрдегі ядролардың энергияларының айырмашылығы ретінде анықталады. Бұл мәліметтерден Z = 114 және N = 184 аймағында негізгі күйде сфералық пішінге ие ядролар болуы керек екендігі анық. Осы уақытқа дейін ашылған барлық аса ауыр ядролар (олар 12.5-суретте қара алмастар түрінде көрсетілген) деформацияланған. Жеңіл гауһар β-ыдырауға қатысты тұрақты ядроларды көрсетеді. Бұл ядролар α ыдырауы немесе бөлінуі арқылы ыдырауы керек. Негізгі ыдырау арнасы α-ыдырау болуы керек.

Жұп-жұп β-тұрақты изотоптардың жартылай ыдырау периоды суретте көрсетілген. 12.6. Осы болжамдарға сәйкес, көптеген ядролардың жартылай ыдырауы бұрыннан ашылған аса ауыр ядроларға (0,1–1 мс) қарағанда әлдеқайда ұзағырақ болады. Мысалы, 292 Ds ядросының өмір сүру ұзақтығы ~51 жыл деп болжанады.
Осылайша, қазіргі микроскопиялық есептеулер бойынша аса ауыр ядролардың тұрақтылығы нейтрондық сиқырлы саны N = 184 жақындаған сайын күрт артады. Соңғы уақытқа дейін Z = 112 Cn (коперникий) элементінің жалғыз изотопы 277 Cn изотопы болды, ол жартылай шығарылу кезеңі 0,24 мс. Ауырырақ 283 Cn изотопы 48 Са + 238 U суық синтез реакциясында синтезделді. Сәулелену уақыты 25 күн болды. Мақсаттағы 48 Са ионының жалпы саны 3,5·10 18. Алынған 283 Cn изотопының өздігінен бөлінуі ретінде түсіндірілетін екі жағдай тіркелді. Бұл жаңа изотоптың болжалды жартылай шығарылу кезеңі T 1/2 = 81 с. Осылайша, 283 Cn изотопындағы нейтрондар санының 277 Cn изотопымен салыстырғанда 6 бірлікке ұлғаюы өмір сүру ұзақтығын 5 реттік ұлғайтатыны анық.
Суретте. Жұмыстан алынған 12.7, эксперименттік түрде өлшенген α-ыдырау кезеңдері ядролардың қабықша құрылымын есепке алмай, сұйық тамшы моделіне негізделген теориялық есептеулердің нәтижелерімен салыстырылады. Барлық ауыр ядролар үшін, уранның жеңіл изотоптарын қоспағанда, қабық эффектілері көптеген ядролар үшін жартылай ыдырау периоды 2–5 ретке артады. Ядроның қабық құрылымы салыстырмалы түрде өздігінен бөлінудің жартылай ыдырау периодына одан да күшті әсер етеді. Пу изотоптары үшін жартылай шығарылу кезеңінің ұлғаюы бірнеше ретті және 260 Sg изотопы үшін артады.

Күріш. 12.7. Ядроның қабық құрылымын есепке алмастан сұйық тамшы моделіне негізделген трансуран элементтерінің эксперименталды түрде өлшенген (● эксп) және теориялық есептелген (○ Y) жартылай ыдырау периоды. Жоғарғы суретте α-ыдыраудың жартылай ыдырау периоды, төменгі суретте өздігінен бөлінудің жартылай ыдырау периоды.

Суретте. 12.8-суретте әртүрлі теориялық модельдердің болжамдарымен салыстырғанда Sg (Z = 106) сиборгиум изотоптарының өлшенген өмір сүру ұзақтығы көрсетілген. Назар аударарлық жайт, N = 164 изотоптың өмір сүру ұзақтығы N = 162 изотоптың өмір сүру ұзақтығымен салыстырғанда шама ретіне дерлік азаюы.
Тұрақтылық аралына ең жақын жақындауға 76 Ge + 208 Pb реакциясында қол жеткізуге болады. Аса ауыр дерлік сфералық ядро ​​γ кванттарының немесе бір нейтронның шығарылуынан кейінгі синтез реакциясында түзілуі мүмкін. Есептерге сәйкес, нәтижесінде алынған 284 114 ядросы жартылай ыдырау периоды ~ 1 мс болатын α бөлшектерінің шығарылуымен ыдырауы керек. Қосымша Ақпаратқабықтың N = 162 аймағындағы орналасуын 271 Hs және 267 Sg ядроларының α ыдырауын зерттеу арқылы алуға болады. Бұл ядролардың жартылай ыдырау кезеңі 1 минутты құрайды. және 1 сағат. 263 Sg, 262 Bh, 205 Hs, 271,273 Ds ядролар үшін изомерияның көрінісі күтілуде, оның себебі ядролар үшін N = 162 аймағында j = 1/2 және j = 13/2 ішкі қабықшаларды толтыру болып табылады. топырақ күйінде деформацияланған.

Суретте. 12.9-суретте 50 Ti және 56 Fe нысана ядросы 208 Pb түскен иондарының синтез реакциялары үшін Rf (Z = 104) және Hs (Z = 108) элементтерінің түзілу реакциясы үшін эксперименталды өлшенген қозу функциялары көрсетілген.
Алынған қосылыс ядросы бір немесе екі нейтронның сәулеленуімен салқындатылады. Ауыр иондарды біріктіру реакцияларының қозу функциялары туралы ақпарат аса ауыр ядроларды алу үшін өте маңызды. Ауыр иондардың қосылу реакциясында кулондық күштер мен беттік керілу күштерінің әсерін дәл теңестіру қажет. Егер түскен ионның энергиясы жеткілікті жоғары болмаса, онда екілік ядролық жүйенің қосылуы үшін ең аз жақындау қашықтығы жеткіліксіз болады. Егер түскен бөлшектің энергиясы тым жоғары болса, онда пайда болған жүйенің қозу энергиясы жоғары болады және фрагменттерге ыдырауы ықтимал. Тиімді синтез соқтығысатын бөлшектердің өте тар энергетикалық диапазонында жүреді.

12.10-сурет. 64 Ni және 208 Pb біріктіру потенциалдарының диаграммасы.

Эмиссиясы бар синтез реакциялары ең аз санынейтрондар (1–2) ерекше қызығушылық тудырады, өйткені синтезделген аса ауыр ядроларда мүмкін болатын ең үлкен N/Z қатынасы болғаны жөн. Суретте. 12.10-суретте 64 Ni + 208 Pb → 272 Ds реакциясындағы ядролардың синтез потенциалы көрсетілген. Ең қарапайым бағалаулар ядролық синтез үшін туннельдік әсердің ықтималдығы ~10–21 екенін көрсетеді, бұл байқалған көлденең қима мәнінен айтарлықтай төмен. Мұны келесідей түсіндіруге болады. Ядролардың центрлері арасындағы 14 фм қашықтықта бастапқы кинетикалық энергиясы 236,2 МэВ кулондық потенциалмен толық өтеледі. Бұл қашықтықта тек ядроның бетінде орналасқан нуклондар жанасады. Бұл нуклондардың энергиясы төмен. Сондықтан нуклондар немесе жұп нуклондар бір ядродағы орбитальдардан шығып, серіктес ядроның бос күйлеріне көшу ықтималдығы жоғары. Нысана ретінде қос сиқырлы қорғасын 208 Pb изотопы пайдаланылған жағдайда нуклондардың түскен ядродан нысана ядроға ауысуы ерекше тартымды. 208 Pb-де протонның ішкі қабаты h 11/2 және нейтронның ішкі қабаттары h 9/2 және i 13/2 толтырылған. Бастапқыда протондардың берілуі протон-протондық тартымды күштермен, ал h 9/2 ішкі қабығын толтырғаннан кейін - протон-нейтрондық тартымды күштермен ынталандырылады. Сол сияқты нейтрондар бос ішкі қабықшаға i 11/2 ауысады, нейтрондар әлдеқашан толтырылған i 13/2 ішкі қабығынан тартылады. Жұптасу энергиясына байланысты және үлкен орбиталық моменттерібір нуклонның тасымалдануына қарағанда жұп нуклонның берілуі ықтимал. 64 Ni 208 Pb екі протонды тасымалдағаннан кейін кулондық тосқауыл 14 МэВ төмендейді, бұл өзара әрекеттесуші иондардың жақынырақ жанасуына және нуклондардың тасымалдану процесінің жалғасуына ықпал етеді.
еңбектерінде [В.В. Волков. Терең серпімсіз ауысулардың ядролық реакциялары. М.Энергоиздат, 1982; В.В. Волков. Изв. КСРО ҒА, физикалық серия, 1986, 50 б. 1879] синтез реакциясының механизмі жан-жақты зерттелді. Қазірдің өзінде түсіру сатысында қос ядролық жүйе түскен бөлшектің кинетикалық энергиясы толық диссипацияланғаннан кейін және бір ядроның нуклондары бірте-бірте қабықшамен екінші ядроға ауысқаннан кейін пайда болатыны көрсетілген. Яғни, ядролардың қабықша құрылымы құрама ядроның қалыптасуында маңызды рөл атқарады. Бұл модель негізінде күрделі ядролардың қозу энергиясын және суық синтез реакцияларында Z = 102–112 элементтерінің түзілу қимасын жақсы сипаттауға болады.
Осылайша, Z = 107-112 трансуран элементтерінің синтезіндегі прогресс 208 Pb және 209 Bi сиқырлы изотоптары Z = 22-30 иондарымен сәулеленетін суық синтез реакцияларының «ашылуымен» байланысты болды. Суық синтез реакциясында пайда болған ядро ​​бір нейтронның эмиссиясы нәтижесінде әлсіз қызады және салқындайды. Z = 107–112 болатын химиялық элементтердің изотоптары алғаш рет осылай алынды. Мыналар химиялық элементтер 1978-1998 жылдар аралығында алынды. Германияда Дармштадттағы GSI зерттеу орталығында арнайы құрастырылған үдеткіште. Алайда, бұл әдісті қолданып, одан әрі ауыр ядроларға жету соқтығысушы ядролар арасындағы потенциалдық кедергінің ұлғаюына байланысты қиынға соғады. Сондықтан Дубнада аса ауыр ядроларды алудың тағы бір әдісі жүзеге асырылды. Жасанды жолмен алынған химиялық элементтердің ең ауыр изотоптары плутоний Pu (Z = 94), америций Am (Z = 95), курий Cm (Z = 96), беркелий Bk (Z = 97) және калифорний Cf (Z = 98) қолданылды. мақсаттар ретінде. Кальций изотопы 48 Ca (Z = 20) жеделдетілген иондар ретінде таңдалды. Кері оралу ядроларының сепараторы мен детекторының схемалық көрінісі суретте көрсетілген. 12.11.

Күріш. 12.11. Дубна қаласында аса ауыр элементтердің синтезі бойынша тәжірибелер жүргізілетін кері оралатын ядролар сепараторының схемалық көрінісі.

Қайта оралатын ядролардың магниттік сепараторы реакцияның жанама өнімдерінің фонын 10 5 –10 7 есе азайтады. Реакция өнімдері позицияға сезімтал кремний детекторының көмегімен жазылды. Кері оралу ядроларының энергиясы, координаталары және ұшу уақыты өлшенді. Тоқтағаннан кейін анықталған ыдырау бөлшектерінен кейінгі барлық сигналдар имплантацияланған ядроның тоқтау нүктесінен келуі керек. Жасалған әдістеме детекторда тоқтаған аса ауыр ядро ​​мен оның ыдырау өнімдері арасында сенімділіктің жоғары дәрежесімен (≈ 100%) байланысты орнатуға мүмкіндік берді. Осы техниканы пайдаланып, аса ауыр элементтермен
Z = 110–118 (12.2-кесте).
12.2-кестеде Z = 110–118 болатын аса ауыр химиялық элементтердің сипаттамалары көрсетілген: массалық саны А, m - массалық саны А изотопта изомерлі күйдің болуы, спин-паритет JP, ядролық байланыс энергиясы Est, меншікті байланыс энергиясы ε, нейтрондардың бөліну энергиялары B n және протон B p , жартылай ыдырау периоды T 1/2 және негізгі ыдырау арналары.
Z > 112 химиялық элементтерінің әлі атаулары жоқ және қабылданған халықаралық белгілерде берілген.

12.2-кесте

Өте ауыр химиялық элементтердің сипаттамалары Z = 110–118

ХХ-А-м	Дж П	Салмағы ядролар, МэВ	Оңтүстік Америка шығыс бөлігінің стандартты уақыты, МэВ	ε, МэВ	Bn, МэВ	Bp, МэВ	T 1/2	Ыдырау режимдері
Z = 110 − дармштадтий
Ds-267		248787.19	1934.5	7.2		0.7	2,8 ак	α ≈100%
Ds-268	0 +	249718.08	1943.2	7.3	8.7	1.3	100 ак	α ≈
Ds-269		250650.86	1950.0	7.2	6.8	1.3	179 ак	α 100%
Ds-270	0 +	251581.97	1958.4	7.3	8.5		0,10 мс	α ≈100%, SF< 0.20%
Дс-270-м		251583.07	1957.3	7.2			6,0 мс	α >70%, IT ≤ 30%
Ds-271		252514.72	1965.2	7.3	6.8	2.2	1,63 мс	α ≈100%
Дс-271-м		252514.72	1965.2	7.3			69 мс	IT?, α >0%
Ds-272	0 +	253446.46	1973.1	7.3	7.8	2.5	1 с	SF
Ds-273		254380.32	1978.8	7.2	5.7	2.5	0,17 мс	α ≈100%
Ds-274	0 +	255312.45	1986.2	7.2	7.4	3.0	2 с	α?, SF?
Ds-275		256246.44	1991.8	7.2	5.6	2.9	2 с	α?
Ds-276	0 +	257178.73	1999.1	7.2	7.3	3.2	5 с	SF?, α?
Ds-277		258112.63	2004.7	7.2	5.7	3.1	5 с	α?
Ds-278	0 +	259044.92	2012.0	7.2	7.3		10 с	SF?, α?
Ds-279		259978.62	2017.9	7.2	5.9		0,18 с	SF ≈90%, α ≈10%
Ds-281		261844.60	2031.0	7.2			9,6 с	SF ≈100%
Z =111 − рентген
Rg-272		253452.75	1965.5	7.2		0.2	3,8 мс	α ≈100%
Rg-273		254384.34	1973.5	7.2	8.0	0.4	5 мс	α?
Rg-274		255317.74	1979.6	7.2	6.2	0.9	6,4 мс	α ≈100%
Rg-275		256249.53	1987.4	7.2	7.8	1.2	10 мс	α?
Rg-276		257183.22	1993.3	7.2	5.9	1.5	100 мс	SF?, α?
Rg-277		258115.72	2000.4	7.2	7.1	1.3	1 с	α?, SF?
Rg-278		259049.11	2006.5	7.2	6.2	1.8	4,2 мс	α ≈100%, SF
Rg-279		259981.41	2013.8	7.2	7.3	1.8	0,17 с	α ≈100%
Rg-280		260914.80	2020.0	7.2	6.2	2.1	3,6 с	α ≈100%
Rg-281		261847.09	2027.2	7.2	7.3		1м	α?, SF?
Rg-282		262780.59	2033.3	7.2	6.1	2.3	4 м	SF?, α?
Rg-283		263712.98	2040.5	7.2	7.2		10 м	SF?, α?
Z = 112 − copernicium
Cn-277		258119.32	1995.5	7.2		2.2	0,69 мс	α ≈100%
Cn-278	0 +	259051.20	2003.1	7.2	7.7	2.8	10 мс	SF?, α?
Cn -279		259984.69	2009.2	7.2	6.1	2.7	0,1 с	SF?, α?
Cn -280	0 +	260916.69	2016.8	7.2	7.6	3.0	1 с	α?, SF?
Cn-282	0 +	262782.18	2030.4	7.2		3.2	0,50 мс	SF ≈100%
Cn-283		263715.57	2036.6	7.2	6.2	3.3	4,0 с	α ≥90%, SF ≤10%
Cn-284	0 +	264647.66	2044.1	7.2	7.5	3.6	101 мс	SF ≈100%
Cn -285		265580.76	2050.5	7.2	6.5		34 с	α ≈100%
Z=113
Уут-278							0,24 мс	α 100%
Уут-283		263719.46	2031.4	7.2		1.0	100 мс	α 100%
Уут-284		264652.45	2038.0	7.2	6.6	1.4	0,48 с	α ≈100%
Уут-285		265584.55	2045.5	7.2	7.5	1.4	2 м	α?, SF?
Уут-286		266517.64	2051.9	7.2	6.5	1.4	5 м	α?, SF?
Уут-287		267449.64	2059.5	7.2	7.6		20 м	α?, SF?
Z=114
Uuq-286	0 +	266520.33	2048.0	7.2		2.5	0,16 с	SF ≈60%, α ≈40%
Uuq-287		267453.42	2054.4	7.2	6.5	2.5	0,51 с	α ≈100%
Uuq-288	0 +	268385.02	2062.4	7.2	8.0	2.9	0,80 с	α ≈100%
Uuq-289		269317.91	2069.1	7.2	6.7		2,7 с	α ≈100%
Z=115
Uup-287		267458.11	2048.4	7.1		0.5	32 мс	α 100%
Uup-288		268390.81	2055.3	7.1	6.9	0.9	87 мс	α 100%
Uup-289		269322.50	2063.2	7.1	7.9	0.8	10 с	SF?, α?
Uup-290		270255.30	2070.0	7.1	6.8	0.9	10 с	SF?, α?
Uup-291		271187.09	2077.7	7.1	7.8		1м	α?, SF?
Z=116
Ух-290	0 +	270258.98	2065.0	7.1		1.8	15 мс	α ≈100%
Ух-291		271191.78	2071.7	7.1	6.8	1.8	6,3 мс	α 100%
Ух-292	0 +	272123.07	2080.0	7.1	8.3	2.3	18 мс	α ≈100%
Ух-293							53 мс	α ≈100%
Z=117
Уус-291		271197.37	2064.9	7.1		-0.1	10 мс	SF?, α?
Уус-292		272129.76	2072.0	7.1	7.2	0.3	50 мс	SF?, α?
Z=118
Uuo-294	0 +						1,8 мс	α ≈100%

Суретте. 12.12-суретте эксперименттік түрде өлшенген жартылай ыдырау периоды көрсетілген синтез реакцияларында алынған Z = 110–118 бар барлық белгілі ең ауыр изотоптар көрсетілген. Тұрақтылық аралының теориялық болжамды орны да осында көрсетілген (Z = 114, N = 184).

Күріш. 12.12. Z = 110–118 элементтерінің N-Z диаграммасы.

Алынған нәтижелер изотоптардың қос сиқырлы ядроға жақындаған сайын тұрақтылығының жоғарылауын анық көрсетеді (Z = 114, N = 184). Z = 110 және 112 ядроларға 7–8 нейтрон қосу жартылай ыдырау периоды 2,8 (Ds-267) ≈ 10 с (Ds-168, Ds 271) дейін артады. Жартылай шығарылу кезеңі T 1/2 (272 Rg, 273 Rg) ≈ 4–5 мс T 1/2 (283 Rg) ≈ 10 мин. Z = 110–112 элементтерінің ең ауыр изотоптары ≈ 170 нейтроннан тұрады, бұл N = 184 сиқырлы саннан әлі де алыс. Z > 111 және N > 172 ең ауыр изотоптардың барлығы негізінен ыдырайды.
α-ыдырау, өздігінен бөліну – сирек ыдырау. Бұл нәтижелер теориялық болжамдармен жақсы сәйкес келеді.
атындағы Ядролық реакциялар зертханасында. Г.Н. Флеров (Дубна) Z = 114 болатын элементті синтездеді. Реакция қолданылды

289 114 ядросын анықтау α ыдырау тізбегі арқылы жүзеге асырылды. Изотоптың жартылай шығарылу кезеңін эксперименттік бағалау 289 114 ~30 с. Алынған нәтиже бұрын жүргізілген есептеулермен жақсы сәйкес келеді.
48 Cu + 244 Pu реакциясында 114 элементінің синтезі кезінде үш нейтронның булануымен каналда Z = 114 изотоптардың максималды шығымы байқалды. Бұл жағдайда 289 114 құрама ядроның қозу энергиясы 35 МэВ болды.
248 Cm + 48 Ca → 296 116 реакциясында түзілген 296 116 ядромен болатын теориялық болжамды ыдырау тізбегі 12.13-суретте көрсетілген.

Күріш. 12.13. Ядролық ыдырау диаграммасы 296 116.

296 116 изотопы төрт нейтронның эмиссиясы нәтижесінде салқындап, 292 116 изотопына айналады, содан кейін ол 5% ықтималдықпен екі рет қатарынан электронды түсіру нәтижесінде 292 114 изотопына айналады. α ыдырауының (T 1/2 = 85 күн ) 292 114 изотопы 288 112 изотопқа айналады. 288 112 изотопының түзілуі де канал арқылы жүреді.

Екі тізбектен де пайда болған соңғы ядро ​​288 112 жартылай ыдырау периоды шамамен 1 сағатты құрайды және өздігінен бөліну арқылы ыдырайды. Шамамен 10% ықтималдықпен 288 114 изотопының α-ыдырауы нәтижесінде 284 112 изотопы түзілуі мүмкін жоғарыда көрсетілген периодтар мен ыдырау арналары есептеу арқылы алынды.
Суретте. 12.14-суретте Дубнадағы тәжірибелерде өлшенген 288115 изотопының дәйекті α-ыдырау тізбегі көрсетілген. ER – позицияға сезімтал кремний детекторына имплантацияланған кері айналу ядросының энергиясы. Үш тәжірибеде α-ыдыраудың жартылай ыдырау периоды мен энергиясының жақсы сәйкестігін атап өтуге болады, бұл α-бөлшектердің спектрлерін өлшеу арқылы аса ауыр элементтерді анықтау әдісінің сенімділігін көрсетеді.

Күріш. 12.14. Дубнадағы тәжірибелерде өлшенген 288115 изотопының дәйекті α-ыдырау тізбегі.

Z = 118 болатын зертханада өндірілген ең ауыр элемент реакцияда синтезделді

48 Ca + 249 Cf → 294 118 + 3n.

Кулондық тосқауылға жақын орналасқан иондық энергияларда 118 элементінің пайда болуының үш жағдайы байқалды. Кремний детекторына 294 118 ядро ​​имплантацияланды және дәйекті α ыдырау тізбегі байқалды. 118 элементін қалыптастыру үшін көлденең қима ~2 пикобарна болды. 293118 изотопының жартылай ыдырау периоды 120 мс.
Суретте. 12.15-суретте 293 118 изотопының бірізді α-ыдырауының теориялық есептелген тізбегі көрсетілген және α-ыдырау нәтижесінде пайда болған еншілес ядролардың жартылай ыдырау периоды көрсетілген.

Күріш. 12.15. 293 118 изотоптың дәйекті α-ыдырау тізбегі.
α-ыдырау нәтижесінде пайда болған еншілес ядролардың орташа өмір сүру ұзақтығы берілген.

Ауыр иондармен реакцияларда аса ауыр элементтердің пайда болуының әртүрлі мүмкіндіктерін талдау кезінде келесі жағдайларды ескеру қажет.

1. Нейтрондар санының протондар санына жеткілікті үлкен қатынасы бар ядро ​​құру қажет. Сондықтан түсетін бөлшек ретінде үлкен N/Z ауыр иондарды таңдау керек.
2. Алынған құрама ядроның болуы қажет төмен энергияқозу және шағын бұрыштық импульс, өйткені әйтпесе бөліну кедергісінің тиімді биіктігі төмендейді.
3. Алынған ядроның пішіні сфераға жақын болуы керек, өйткені шамалы деформацияның өзі аса ауыр ядроның жылдам бөлінуіне әкеледі.

Аса ауыр ядроларды алудың өте перспективалы әдісі 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es сияқты реакциялар болып табылады. Суретте. 12.16-суретте 238 U иондары жеделдетілген 248 Cm, 249 Cf және 254 Es нысаналарының сәулеленуі кезінде трансуран элементтерінің түзілуінің болжалды көлденең қималары көрсетілген. Бұл реакцияларда Z > 100 элементтердің түзілуіне арналған көлденең қималар бойынша алғашқы нәтижелер алынды. Зерттелетін реакциялардың шығымдылығын арттыру үшін мақсатты қалыңдықтар реакция өнімдері сақталатындай етіп таңдалды. мақсат. Сәулеленуден кейін жеке химиялық элементтер нысанадан бөлінді. Бірнеше ай бойы алынған үлгілерде α-ыдырау өнімдері мен бөліну фрагменттері тіркелді. Жеделдетілген уран иондарын қолдану арқылы алынған деректер жеңілірек бомбалаушы иондармен салыстырғанда ауыр трансуран элементтерінің шығымының жоғарылауын анық көрсетеді. Бұл факт аса ауыр ядролардың қосылуы мәселесін шешу үшін өте маңызды. Тиісті мақсаттармен жұмыс істеу қиындықтарына қарамастан, жоғары Z деңгейіне ілгерілеу туралы болжамдар айтарлықтай оптимистік болып көрінеді.

Күріш. 12.16. 238 U 248 Cm, 249 Cf және 254 Es реакцияларында трансуран элементтерінің түзілу қималарын бағалау.

Соңғы жылдардағы аса ауыр ядролар саласындағы жетістіктер таңқаларлықтай әсер қалдырды. Дегенмен, Тұрақтылық аралын ашу әрекеттерінің бәрі осы уақытқа дейін сәтсіз аяқталды. Оны іздеу жұмыстары қарқынды жалғасуда.
Аса ауыр ядролардың тұрақтылығын арттыруда атом ядроларының қабықша құрылымы маңызды рөл атқарады. Z ≈ 114 және N ≈ 184 сиқырлы сандар, егер олар шынымен бар болса, атом ядроларының тұрақтылығының айтарлықтай артуына әкелуі мүмкін. Сондай-ақ аса ауыр ядролардың ыдырауы α-ыдырау нәтижесінде болатыны маңызды, бұл жаңа аса ауыр ядроларды анықтау және анықтаудың тәжірибелік әдістерін жасау үшін маңызды.

АҚШ-тағы Ливермор ұлттық зертханасының физиктері 2016 жылдың қаңтарында инерциялық басқарылатын термоядролық синтезде прогресс туралы хабарлады. Көмегімен жаңа технологияҒалымдар мұндай қондырғылардың тиімділігін төрт есеге арттыра алды. Зерттеу нәтижелері Nature Physics журналында жарияланды және қысқаша Ливермор ұлттық зертханасы мен Сан-Диегодағы Калифорния университеті хабарлады. Lenta.ru жаңа жетістіктер туралы айтады.

Адамдар көптен бері көмірсутекті энергия көздеріне (көмір, мұнай және газ) балама іздеуге тырысады. Жанып тұрған отын ластайды қоршаған орта. Оның қоры тез азайып барады. Жағдайдан шығудың жолы – су ресурстарына, сондай-ақ климат пен ауа райына тәуелділік – термоядролық электр станцияларын құру. Ол үшін адамға қажетті энергияны бөлетін термоядролық синтез реакцияларының басқарылуына қол жеткізу қажет.

Термоядролық реакторларда жеңіл элементтерден ауыр элементтер синтезделеді (дейтерий мен тритийдің қосылуы нәтижесінде гелийдің түзілуі). Кәдімгі (ядролық) реакторлар, керісінше, ауыр ядролардың жеңілге дейін ыдырауында жұмыс істейді. Бірақ синтез үшін сутегі плазмасын термоядролық температураға дейін қыздыру керек (шамамен Күннің өзегіндегідей - Цельсий бойынша жүз миллион градус немесе одан да көп) және өздігінен жүретін реакция пайда болғанша оны тепе-теңдік күйінде ұстау керек.

Перспективалы екі бағыт бойынша жұмыстар жүргізілуде. Біріншісі қыздырылған плазманы шектеу мүмкіндігімен байланысты магнит өрісі. Бұл типтегі реакторларға токамак (магниттік катушкалары бар тороидтық камера) және жұлдыздық қондырғы жатады. Токамакта тороидты сым түріндегі плазма өтеді электр тоғы, жұлдызды құрылғыда магнит өрісі сыртқы катушкалар арқылы индукцияланады.

Францияда салынып жатқан ITER (Халықаралық термоядролық эксперименттік реактор) токамак, ал 2015 жылы желтоқсанда Германияда ұшырылған Wendelstein 7-X жұлдызды қондырғы болып табылады.

Екінші перспективалы бағытбасқарылатын термоядролық синтез лазермен байланысты. Физиктер инерциялық шектелген плазма күйінде бола отырып, термоядролық реакцияның пайда болуын қамтамасыз ететін затты қажетті температуралар мен тығыздықтарға дейін жылдам қыздыру және қысу үшін лазерлік сәулеленуді қолдануды ұсынады.

Инерциялық басқарылатын термоядролық синтез алдын ала сығылған нысананы тұтандырудың екі негізгі әдісін қолдануды қамтиды: соққы – фокусталған соққы толқынын қолдану және жылдам – нысана ішіндегі сфералық сутегі қабатының жарылуы (ішке қарай жарылыс). Олардың әрқайсысы (теориялық тұрғыдан) лазер энергиясын импульстік энергияға оңтайлы түрлендіруді және оны кейіннен сығылған сфералық термоядролық нысанаға беруді қамтамасыз етуі керек.

Құрама Штаттардағы Ұлттық лазерлік біріктіру қондырғысында орнату қысу және қыздыру фазаларын бөлуді қамтитын екінші тәсілді пайдаланады. Бұл, ғалымдардың пікірінше, отынның тығыздығын (немесе оның массасын) азайтуға және жоғары пайда факторларын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Жылыту петаватты лазердің қысқа импульсі арқылы жасалады: қарқынды электронды сәуле өз энергиясын нысанаға береді. Соңғы зерттеуде хабарланған эксперименттер Нью-Йорк қаласындағы Рочестер университетінің лазерлік энергетикалық зертханасындағы OMEGA-60 мекемесінде жүргізілді, оның құрамына жалпы энергиясы 18 килоджоуль болатын 54 лазер кіреді.

Ғалымдар зерттеген жүйе келесідей құрылымдалған. Мақсат - ішкі қабырғаға жұқа дейтерий-тритий қабаты бар пластикалық капсула. Капсуланы лазерлермен сәулелендіру кезінде ол кеңейіп, оның ішінде орналасқан сутегін жиырылуына мәжбүрлейді (бірінші фазада), ол плазмаға қыздырылады (екінші фазада). Дейтерий мен тритийдің плазмасы рентген сәулелерін шығарады және капсулаға басады. Бұл схема лазермен сәулеленгеннен кейін жүйенің буланбауына мүмкіндік береді және плазманың біркелкі қызуын қамтамасыз етеді.

Ғалымдар өз тәжірибелерінде мысты пластикалық қабықшаға енгізді. Лазер сәулесі капсулаға бағытталған кезде, ол мыс индикаторларына соғылып, олардың рентген сәулелерін шығаруына әкелетін жылдам электрондарды шығарады. Ғалымдар алғаш рет капсула ішіндегі электрондар арқылы энергияның берілуін қадағалауға және нәтижесінде жүйенің параметрлерін дәлірек есептеуге мүмкіндік беретін K-қабық электрондарын визуализациялау әдістемесін ұсына алды. Бұл жұмыстың маңыздылығы төмендегідей.

Қысудың жоғары дәрежесіне жетуге энергиясы нысана жұтқан сәулеленудің үлкен бөлігіне айналатын жылдам электрондар кедергі жасайды. Мұндай бөлшектердің еркін жүру жолы нысананың диаметріне сәйкес келеді, нәтижесінде ол мерзімінен бұрын қызып кетеді және қажетті тығыздықтарға дейін қысуға уақыт болмайды. Зерттеу нысананың оңтайлы сәулеленуі үшін қажетті лазерлік параметрлер туралы жаңа ақпаратты бере отырып, нысананың ішіне қарауға және онда болып жатқан процестерді бақылауға мүмкіндік берді.

АҚШ-тан басқа, инерциялық термоядролық синтезге байланысты жұмыстар Жапония, Франция және Ресейде жүргізілуде. Саров қаласында Нижний Новгород облысыБүкілресейлік эксперименттік физика ғылыми-зерттеу институтының базасында 2020 жылы UFL-2M қос мақсатты лазер қондырғысын пайдалануға беру жоспарлануда, ол басқа міндеттермен қатар тұтану және жану жағдайларын зерттеу үшін пайдаланылуы керек. термоядролық отын.

Термоядролық реакцияның тиімділігі термоядролық реакцияда бөлінетін энергияның жүйені қажетті температураға дейін қыздыруға жұмсалған жалпы энергияға қатынасы ретінде анықталады. Егер бұл мән бір (жүз пайыз) артық болса, лазерлік синтез реакторын сәтті деп санауға болады. Тәжірибелерде физиктер лазерлік сәулелену энергиясының жеті пайызына дейін отынға ауыстыра алды. Бұл бұрын қол жеткізілген жылдам тұтану жүйелерінің тиімділігінен төрт есе жоғары. Компьютерлік модельдеу тиімділіктің 15 пайызға дейін артуын болжайды.

Жарияланған нәтижелер АҚШ Конгресінің Ливермордағы Ұлттық лазерлік синтез қондырғысы сияқты мегаджоуль нысандарын қаржыландыруды ұзартады деген болжамды арттырады, оның құрылысы мен қызмет көрсетуі 4 миллиард доллардан асады. Фьюжндік зерттеулермен бірге жүретін скептицизмге қарамастан, ол баяу, бірақ сенімді түрде алға жылжуда. Бұл салада ғалымдар халықаралық ынтымақтастық пен барабар қаржыландыруды талап ететін іргелі емес, технологиялық қиындықтарға тап болады.

Периодтық жүйеге ресми түрде төрт жаңа химиялық элемент қосылды. Осылайша оның жетінші қатары аяқталды. Жаңа элементтер - 113, 115, 117 және 118 - Ресей, АҚШ және Жапония зертханаларында жасанды түрде синтезделді (яғни олар табиғатта жоқ). Дегенмен, тәуелсіз сарапшылар тобы ашқан жаңалықтарды ресми мойындау үшін 2015 жылдың соңына дейін күтуге тура келді: Халықаралық таза және қолданбалы химия одағы 2015 жылдың 30 желтоқсанында толықтыру туралы жариялады.

Барлық «жаңа» элементтер зертханалық жағдайларда жеңілірек атом ядролары арқылы синтезделді. Бұрынғы жақсы күндерде сынап оксидін жағу арқылы оттегін оқшаулауға болатын - бірақ қазір ғалымдарға жаңа элементтерді ашу үшін жылдар жұмсап, массивті бөлшектердің үдеткіштерін қолдануға тура келеді. Сонымен қатар, протондар мен нейтрондардың тұрақсыз агломерациялары (ғалымдар үшін жаңа элементтер осылай көрінеді) кішірек, бірақ тұрақтырақ «фрагменттерге» ыдырамас бұрын секундтың бір бөлігін ғана ұстайды.

Енді кестенің жаңа элементтерін алған және бар екенін дәлелдеген командалар осы элементтерге жаңа атауларды, сондай-ақ оларды белгілеу үшін екі әріптік таңбаны ұсынуға құқылы.

Элементтер химиялық немесе физикалық қасиеттерінің біреуіне байланысты немесе минералдың, жер атауының немесе ғалымның атымен аталуы мүмкін. Бұл атау мифологиялық атауларға да негізделуі мүмкін.

Қазіргі уақытта элементтердің диссонантты жұмыс атаулары бар - ununtrium (Uut), ununpentium (Uup), ununseptium (Uus) және ununoctium (Uuo) - олар сәйкес келеді. Латын атауларыолардың санындағы сандар.

Нейтрондары бірнеше МэВ болатын ядролық реакторда реакциялар жүруі мүмкін (n,p) және(n,a) . Осылайша, ең маңызды төрт радиоактивті изотоптар 14 C, 32 P, 35 S және 3 H реакциялар арқылы түзіледі:

14 N(n,p) 14 C; 32 S(n,p) 32 P; 35 Cl(n,a) 35 S; 6 Li(n,a) 3 H

Осы жағдайлардың барлығында нысана элементтен басқа химиялық элементтің радиоактивті изотопы түзіледі, осылайша бұл изотоптарды оқшаулау мүмкін болады. тасымалдаушысы жоқ немесе белгіленген радиоактивтілігі бар.

Радионуклидтерді алу үшін, қоспағанда ядролық реакторлар, жұмысы әртүрлі ядролық реакциялардың пайда болуына негізделген бомбалау бөлшектері мен гамма сәулелерінің басқа көздері де кеңінен қолданылады. Қолдану арқылы зарядталған бөлшектердің қуатты ағындары алынады үдеткіштер(электростатикалық, сызықтық және циклотрондар және т.б.), оларда зарядталған бөлшектер тұрақты немесе айнымалы өрістердің әсерінен жеделдетіледі. Электростатикалық және сызықтық үдеткіштерде бөлшектер бір жылдамдықпен үдетіледі электр өрісі, циклотрондарда электр өрісімен бір мезгілде магнит өрісі де әрекет етеді.

Күріш. Синхрофазотрон

Жоғары энергиялы нейтрондарды алу үшін нейтрондық генераторлар қолданылады, олар пайдаланылады ядролық реакцияларзарядталған бөлшектердің, көбінесе дейрондардың әсерінен (d, n)немесе протондар (p, n).

Негізінен үдеткіштерді пайдалану әртүрлі Z бар радионуклидтерді қабылдайды.

Күшейткіштерменпрогреске байланысты соңғы жылдар жаңа химиялық элементтердің синтезінде. Сонымен, энергиясы 41 МэВ және сәуленің тығыздығы 6 × 10 12 бөлшектер/с альфа бөлшектері бар циклотронда сәулелену арқылы Эйнштейнияалғашқы 17 атом алынды менделевия:

Кейіннен бұл еселенген зарядталған иондарды жеделдету әдісінің қарқынды дамуына серпін берді. Уран-238-ді циклотронда көміртегі иондарымен бомбалау арқылы калифорний алынды:

U(C6+,6n)Cf

Дегенмен, жеңіл снарядтар - көміртегі немесе оттегі иондары - тек 104-10 элементтеріне дейін ілгерілеуге мүмкіндік берді. Уақыт өте келе ауыр ядроларды синтездеу үшін қорғасын мен висмуттың тұрақты изотоптарын хром иондарымен сәулелендіру арқылы сериялық нөмірлері 106 және 107 изотоптар алынды:

Pb(Cr,3n)Sg

209 83 B(Cr,2n)Bh

1985 жылы Дубна қаласында альфа-белсенді элемент 108-гассий (Hs) алынды. Cf neon-22-мен сәулелендіру:

Cf(Ne+4n)Hs

Сол жылы Г.Сиборгтың лабораториясында олар синтездеді 109 және 110уран-235 аргон ядроларымен 40 сәулелену арқылы элементтер.

Одан кейінгі элементтердің синтезі U, curium-248, Es атомдарын Са ядроларымен бомбалау арқылы жүзеге асырылды.

114 элементінің синтезі 1999 жылы Дубна қаласында кальций-48 және плутоний-244 ядроларының қосылуы арқылы жүзеге асырылды. Жаңа, аса ауыр ядро ​​салқындап, 3-4 нейтрон шығарады, содан кейін 110-элементке альфа бөлшектерін шығару арқылы ыдырайды.

116 элементін синтездеу үшін курий-248 мен кальций-48 синтезі жүргізілді. 2000 жылы 116 элементтің түзілуі мен ыдырауы үш рет тіркелді. Содан кейін шамамен 0,05 секундтан кейін 116 элементінің ядросы 114 элементке дейін ыдырайды, содан кейін альфа тізбегі өздігінен ыдырайтын 110 элементке дейін ыдырайды.

Синтезделген өздігінен ыдырайтын жаңа элементтердің жартылай ыдырау периоды бірнеше микросекундтар болды. Ауыр элементтердің синтезін жалғастыру мағынасыз болып көрінеді, өйткені олардың қызмет ету мерзімі мен өнімділігі тым қысқа. Сонымен бірге бұл элементтердің ашылған жартылай ыдырау кезеңі күтілгеннен әлдеқайда ұзағырақ болып шықты. Сондықтан протондар мен нейтрондардың белгілі бір тіркесімі кезінде көптеген мыңдаған жылдарға созылатын жартылай ыдырау периоды бар тұрақты ядролар алынуы керек деп болжауға болады.

Сонымен, табиғатта кездеспейтін изотоптарды алу - бұл таза техникалық міндет, өйткені теориялық мәселе түсінікті. Сіз нысананы алып, оны тиісті энергиямен бомбалаушы бөлшектер ағынымен сәулелендіріп, қажетті изотопты жылдам оқшаулауыңыз керек. Дегенмен, қолайлы нысананы таңдау және бөлшектерді бомбалау оңай емес.

Периодтық жүйеге соңғы толықтырулар 113 және 115 элементтер болып табылады, олардың әлі өз атаулары жоқ.

113 және 115 аса ауыр элементтерді дайындау 1. Кальций-48 иондарының шоғы (біреуі көрсетілген) циклотронда жоғары жылдамдыққа дейін үдетіліп, америций-243 нысанасына бағытталған.

2. Мақсатты атом – америций-243. Протондар мен нейтрондардан тұратын ядро ​​және оны қоршап тұрған бұлыңғыр электронды бұлт

3. Соқтығыс алдында жеделдетілген кальций-48 ионы мен нысана атомы (америций-243)

4. Соқтығыс кезінде небәрі 0,09 секунд өмір сүретін сериялық нөмірі 115 жаңа аса ауыр элемент дүниеге келеді.

5. 115-ші элемент 1,2 секунд өмір сүретін 113-элементке ыдырайды, содан кейін шамамен 20 секундқа созылатын төрт альфа ыдырау тізбегі бойымен.

6. Альфа ыдырау тізбегінің соңғы буынының – 105 элементінің (дубний) басқа екі атомға өздігінен ыдырауы.

Екі жетекші ресейлік және американдық ядролық зерттеу орталығының ғалымдары қарулану жарысынан бас тартып, ақыры іске кірісіп, екі жаңа элемент жасады. Кез келген тәуелсіз зерттеушілер өз нәтижелерін растайтын болса, жаңа элементтер «унунтрий» және «унунпентиум» деп аталады. Дүние жүзінің химиктері мен физиктері жағымсыз есімдерге мән бермей, бұл жетістікке қуанып жатыр. Кен Муди, Лоуренс Ливермор ұлттық зертханасында орналасқан АҚШ командасының жетекшісі: «Бұл мерзімді кестеге жаңа перспективалар ашады», - дейді.

Moody сілтеме жасайтын мерзімді кесте - бұл бір уақытта екі химик кездесуі мүмкін кез келген бөлменің қабырғаларын безендіретін таныс плакат. Оны барлығымыз орта мектепте немесе университеттің төменгі курстарында химия сабағында оқыдық. Бұл кесте себебін түсіндіру үшін жасалды әртүрлі элементтерқосылыстарға басқа жолмен емес, бір жолмен кіру. Химиялық элементтер оған атомдық массаға қатаң сәйкес орналастырылады және химиялық қасиеттері. Элементтің салыстырмалы орны оның басқа элементтермен қатынасын болжауға көмектеседі. 113-ші және 115-ші жасалғаннан кейін ғылымға белгілі элементтердің жалпы саны 116-ға жетті (117 реттік нөмірі 118 элементті санасақ, синтезі 2002 жылы Дубнада байқалған, бірақ бұл ашылу әлі жоқ. ресми түрде бекітілді - «PM» редакциясы).

Периодтық жүйенің жасалу тарихы 1863 жылы басталды (бірақ бұған дейін қорқақ әрекеттер жасалды: 1817 жылы И.В.Дёберейнер элементтерді триадаларға біріктіруге тырысты, ал 1843 жылы Л.Гмелин бұл жіктеуді тетрадалар мен пентадалармен кеңейтуге тырысты. - Редакциялық «ПМ»), жас француз геологы Александр-Эмил Бегуер де Шанкуртуа сол кезде белгілі барлық элементтерді атомдық салмағына сәйкес тізбекте орналастырған кезде. Содан кейін ол цилиндрдің айналасына осы тізімі бар лентаны орап, химиялық ұқсас элементтердің бағандарға тізілгені анықталды. Сынақ пен қателікпен салыстырғанда, сол кездегі химиктер қолданатын жалғыз зерттеу әдісі, бұл таспа трюк айтарлықтай практикалық нәтиже бермесе де, алға қарай түбегейлі қадам сияқты көрінді.

Шамамен сол уақытта жас ағылшын химигі Джон А.Р. Ньюлендс дәл осылай тәжірибе жасады салыстырмалы позицияэлементтері. Ол химиялық топтардың әрбір сегіз элементте қайталанатынын атап өтті (мысалы, жазбалар, сондықтан автор өзінің ашылуын «октавалар заңы» деп атады. - PM редакторлары). Алда үлкен жаңалық күтіп тұрғанына сенген ол Британдық химия қоғамына мақтанышпен хабарлама жеткізді. Әттең! Бұл қоғамның егде, консервативті мүшелері бұл идеяны өлтіріп, оны абсурд деп жариялады және көптеген жылдар бойы ол ұмытылды. (Консервативтік ғалымдарды тым көп кінәлауға болмайды – «октавалар заңы» тек алғашқы он жеті элементтің қасиеттерін дұрыс болжады. - PM редакторлары).

Ресейдің жандануы

19 ғасырда ғылыми ақпарат алмасу қазіргідей белсенді болған жоқ. Сондықтан ұмыт болған идеяның қайта жаңғыруына тағы бес жыл өтуі ғажап емес. Бұл жолы түсінік орыс химигі Дмитрий Иванович Менделеев пен оның неміс әріптесі Юлиус Лотар Мейерге келді. Бір-бірінен тәуелсіз жұмыс істей отырып, олар химиялық элементтерді жеті бағанға орналастыру идеясын ойлап тапты. Әрбір элементтің орны оның химиялық және физикалық қасиеттері. Мұнда, де Шанкуртуа мен Ньюлендс бұрын байқағандай, элементтер өздігінен «химиялық отбасылар» деп атауға болатын топтарға біріктірілген.

Менделеев болып жатқан оқиғаның мән-мағынасына тереңірек үңілген. Нәтиже әлі ашылмаған элементтерді қай жерде іздеу керектігін көрсететін бос ұяшықтары бар кесте болды. Бұл түсінік одан да фантастикалық көрінеді, егер ол кезде ғалымдар атомдардың құрылымы туралы түсініксіз болғанын еске түсірсек.

Келесі ғасырда периодтық кесте барған сайын ақпараттандыруға ие болды. Мұнда келтірілген қарапайым диаграммадан ол үлкен параққа айналды, соның ішінде үлес салмағы, магниттік қасиеттер, балқу және қайнау нүктелері. Мұнда ғимарат туралы ақпаратты да қосуға болады. электронды қабықатом, сондай-ақ изотоптардың атомдық салмақтарының тізімі, яғни көптеген элементтерде бар ауыр немесе жеңіл егіздер.

Жасанды элементтер

Периодтық кестенің алғашқы нұсқалары химиктерге жеткізілген ең маңызды жаңалық әлі ашылмаған элементтердің қай жерде орналасқанының көрсеткіші болса керек.

20 ғасырдың басына қарай физиктер арасында атомдар әдетте ойлағандай мүлде құрылымдалмаған деген күдік арта бастады. Бұл монолитті шарлар емес, бос кеңістікте созылған көлемді құрылымдар екенін бастайық. Микроәлем туралы түсініктер неғұрлым анық болса, бос ұяшықтар соғұрлым тезірек толтырылды.

Кестедегі бос орындардың тікелей көрсеткіштері әлі ашылмаған, бірақ табиғатта бар элементтерді іздеуді түбегейлі жеделдетті. Бірақ құрылымды адекватты сипаттайтын дәл теория қалыптасқан кезде атом ядросы, периодтық кестені «толтырудың» жаңа тәсілі дүниеге келді. Қолданыстағы металдарды жоғары энергиялы элементар бөлшектердің ағындарымен сәулелендіру арқылы «жасанды» немесе «синтетикалық» элементтерді жасау әдістемесі құрылды және сынақтан өтті.

Ядроға электр заряды жоқ нейтрондарды қоссаңыз, элемент ауыр болады, бірақ оның химиялық әрекеті өзгермейді. Бірақ атомдық салмақ өскен сайын элементтер тұрақсыз болып, өздігінен ыдырау қабілетіне ие болады. Бұл орын алған кезде кейбір бос нейтрондар мен басқа бөлшектер қоршаған кеңістікке шашырап кетеді, бірақ протондардың, нейтрондардың және электрондардың көпшілігі орнында қалады және жеңілірек элементтер түрінде қайта реттеледі.

Үстелге жаңадан келгендер

Осы ақпан айында LLNL (Лоуренс Ливермор ұлттық зертханасы) мен Ресейдің Біріккен ядролық зерттеулер институтының (JINR) зерттеушілері жоғарыда сипатталған атомдық бомбалау әдісін қолдана отырып, екі мүлдем жаңа элемент алды.

Олардың біріншісі, 115 элементі америцийді кальцийдің радиоактивті изотопымен бомбалаудан кейін алынған. (Анықтама үшін, америций, күнделікті өмірде жиі кездеспейтін металл, кәдімгі өрт дабылдарының түтін детекторларында қолданылады.) Бомбылау 115 элементінің төрт атомын шығарды, бірақ 90 миллисекундтан кейін олар ыдырап, басқа жаңа туған нәрестені - 113 элементті құрады. Бұлар. Олардан ғылымға белгілі жеңіл элементтер пайда болғанға дейін төрт атом дерлік бір жарым секунд өмір сүрді. Жасанды элементтер сирек ұзақ өмір сүреді - олардың тұрақты тұрақсыздығы олардың ядроларындағы протондар мен нейтрондардың шамадан тыс санының салдары болып табылады.

Ал енді - олардың ыңғайсыз атауларына қатысты. Бірнеше жыл бұрын штаб-пәтері Research Triangle Park, N.C. орналасқан Таза және қолданбалы химияның халықаралық одағы (IUPAC). жаңа химиялық элементтерге мәдени бейтарап атаулар беру туралы қаулы шығарды. Периодтық жүйеде осы элементтің реттік нөмірін латынша айтылуын пайдалансаңыз, мұндай бейтараптыққа қол жеткізуге болады. Осылайша, 1, 1, 5 сандары «un, un, pent» деп оқылады және тілдік сәйкестік себептері үшін «ium» аяқталуы қосылады. (Таза және қолданбалы химияның халықаралық одағы оның түпкілікті атауын бекіткенге дейін элементке бейтарап латын атауы және сәйкес үш әріпті таңба уақытша беріледі. Ұйымның 2002 жылы жарияланған нұсқауларында ашушылардың атын ұсынуда басымдылығы бар екендігі көрсетілген. жаңа элемент , дәстүр бойынша элементтер мифологиялық оқиғаларға немесе кейіпкерлерге (соның ішінде аспан денелері), пайдалы қазбалар, географиялық аймақтар, элементтердің қасиеттері, атақты ғалымдар. - «PM» редакциясы).

Бұл жаңа элементтер ұзақ өмір сүрмесе де және зертханалардың қабырғаларынан тыс жерде табылмаса да, оларды жасау әлі де бос ұяшықтарды толтыру және ғылымға белгілі элементтердің жалпы санын көбейту ғана емес. «Бұл жаңалық бізге химияның іргелі принциптерін қолдану мүмкіндігін кеңейтуге мүмкіндік береді, - дейді Ливермор басшысы Муди, - химиядағы жаңа жетістіктер жаңа материалдарды жасауға және жаңа технологияларды дамытуға әкеледі».