Российские физики запустили циклотрон, где могут получить новый 117-й элемент таблицы Менделеева
29 июля 2009 года
Российские физики приступили к решающей стадии эксперимента по созданию 117-го химического элемента таблицы Менделеева. Соседние сверхтяжелые элементы с атомными номерами 112-116 и самый тяжелый на данный момент 118-й элемент были получены в 2000-2008 годах в том же Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне.
В природе не существует элементов с атомными номерами (числом протонов в ядре атома) больше 92-х, то есть тяжелее урана. Более тяжелые элементы, например, плутоний, могут нарабатываться в атомных реакторах, а элементы тяжелее 100-го (фермия) можно получать только на ускорителях, путем бомбардировки мишени тяжелыми ионами. При слиянии ядер мишени и «снаряда» и возникают ядра нового элемента.
В данном случае мишень из берклия, изготовленная ранее и привезенная накануне из НИИ атомных реакторов (НИИАР) в Дмитровграде, была установлена на циклотроне У-400. С его запуском и начался уникальный эксперимент, в случае успеха которого в реальном мире появится ядро атома, возможно, никогда ранее не существовавшего во Вселенной, передает РИА «Новости».
- [#1 Как будет «рождаться» новый элемент] - Ученые надеются расширить таблицу Менделеева до 150 элементов
Для синтеза 117-го элемента необходимы две составляющие - мишень из берклия-249 и ускоренный пучок положительно заряженных ионов кальция-48. Этот последний представляет из себя очень редкий стабильный изотоп и стоит довольно дорого - около 200 тысяч долларов за грамм. Поэтому эффективность использования этого вещества является принципиально важной, рассказали агентству в лаборатории.
При этом берклий-249 в разы дороже - его стоимость достигает 10 миллионов долларов за 100 миллиграммов. Процесс получения этого элемента длительный (до пяти лет) и также чрезвычайно дорогой. В мире существуют всего две установки, где можно это сделать - реактор HFIR в Окридже (США) и реактор СМ в НИИАРе.
Физики из Окриджа синтезировали для российских коллег 25 миллиграммов берклия-249. В НИИАРе берклий нанесли тонким слоем на титановую фольгу толщиной 1,5 микрона. Сектора из этой фольги были вставлены в мишень - колесо диаметром около 20 сантиметров.
Берклий отличается высокой радиоактивностью. Поэтому мишенный блок ускорителя пришлось снимать и переносить в лабораторию радиохимии, где специалисты в безопасных условиях установили в него мишень.
Берклий распадается, превращаясь в другой элемент - калифорний. Период полураспада - 320 дней, это значит, что за это время из 25 миллиграммов берклия останется 12,5 миллиграмма. Это заставляет физиков торопиться, им придется работать четыре-пять месяцев практически без остановки, многие отказались от отпусков.
Как будет «рождаться» новый элемент
Ядра берклия и кальция «встретятся» в экспериментальной установке - ускорителе заряженных частиц, циклотроне У-400. Он, как и других ускорители, разгоняет заряженные частицы с помощью магнитного поля.
Этот тип ускорителя устроен так, что частица, которая находится между полюсами электромагнита, разгоняется, двигаясь по спирали, а затем вылетает в специальный канал, где ставятся мишени и другие исследовательские установки.
Вылетев из циклотрона по специальному каналу, пучок ионов кальция «врезается» в мишень - колесо, в секторах которого закреплена фольга с напылением из берклия. Колесо очень быстро вращается, иначе пучок прожжет в нем дыру.
Встречаясь с мишенью, пучок выбивает атомы, элементарные частицы, осколки ядер, и среди этого «мусора» могут быть и ядра нового элемента. Чтобы отделить их, за мишенью стоит газонаполненный сепаратор. Уже за ним стоят специализированные детекторы, которые и призваны обнаружить рождение 117-го элемента.
Ученые теоретики полагают, что новый элемент будет «жить» всего лишь доли секунды - примерно, десятые доли.
Однако зафиксировать появление первого ядра, первое «событие», как говорят физики, - недостаточно. Необходимо проследить всю цепочку дальнейших реакций, как распадается «новорожденное» ядро, какие изотопы при этом образуются. Необходимо, чтобы «событие» повторилось неоднократно, а для международного признания результата нужно, чтобы ту же реакцию повторила другая лаборатория.
После получения подтверждения заявка поступает в Международный союз чистой и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry - IUPAC), который подтверждает открытие, после чего ученые имеют право предложить название для него.
IUPAC консультируется с химиками по всему миру, чтобы название нового элемента хорошо звучало на всех языках. Согласно «Википедии», временное обозначение не полученного пока 117-го элемента - унусептий (Uus). Оно образовано из корней латинских числительных и буквально обозначает «сто семнадцатый».
Эксперименты по синтезу сверхтяжелых элементов позволяют понять, есть ли граница существования элементов, сколько их всего может быть, а с другой стороны отвечают на вопрос, откуда вообще взялись элементы, почему одних элементов много, а других мало.
Уже полученные тяжелые элементы применяются ни для каких целей, кроме исследования их свойств, - как из-за малого времени полураспада, так и из-за того, что их удается получить в ничтожно малых количествах.
Источники
править
Любой участник может оформить статью: добавить иллюстрации, викифицировать, заполнить шаблоны и добавить категории.
Любой редактор может снять этот шаблон после оформления и проверки.
Комментарии
Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.
Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.
Несколько советов по оформлению реплик:
- Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
- Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
- Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
- Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.
Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.
