Российские и американские физики впервые синтезировали 117-й элемент

Weekend: 9-11 апреля 2010 года (88)
Ускоритель У-400 в Объединенном институте ядерных исследований, на котором был получен 117-й элемент
"Мы достоверно зафиксировали шесть событий рождения ядер 117-го элемента и заполнили таким образом пустовавшее до сих пор место в таблице Менделеева между 116-м и 118-м элементами", - сообщил РИА Новости руководитель эксперимента академик Юрий Оганесян.

ДУБНА (Подмосковье), 7 апр — РИА Новости, Илья Ферапонтов. Российские ученые из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне совместно с американскими коллегами впервые в истории успешно синтезировали 117-й элемент таблицы Менделеева, сообщил в среду РИА Новости руководитель эксперимента академик Юрий Оганесян.

Эксперимент был начат в июле 2009 года. Для синтеза 117-го элемента мишень из 97-го элемента, берклия-249, полученного в Окриджской национальной лаборатории (США), обстреливали ионами кальция-48 на ускорителе У-400 Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ.


"Мы достоверно зафиксировали шесть событий рождения ядер 117-го элемента и заполнили таким образом пустовавшее до сих пор место в таблице Менделеева между 116-м и 118-м элементами", — сказал Оганесян.

Сотрудники Лаборатории ядерных реакций имени Флерова с 1960-х годов успешно синтезируют новые элементы. Во времена СССР здесь были получены 104, 105, 106, 107, 108 элементы. Здесь же были синтезированы впервые сверхтяжелые элементы с атомными номерами со 112 по 116 и самый тяжелый на сегодня 118-й элемент. Теперь ученым удалось заполнить "пропуск" и синтезировать 117-й элемент.

Мишень и снаряды

В природе не существует элементов с атомными номерами (числом протонов в ядре атома) больше 92, 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.

Для получения 117-го элемента на циклотроне У-400 ионами кальция-48 бомбардировали мишень из берклия-249. Около 22 миллиграммов берклия специально для российских физиков синтезировали их коллеги из Окриджской национальной лаборатории (Oakridge National Laboratory) в США.

Для получения этого чрезвычайно дорогого вещества, они в течение 250 дней бомбардировали мишень из кюрия и америция потоком нейтронов в реакторе HFIR (High Flux Isotope Reactor). В результате, в декабре 2008 года было получено 22,2 миллиграмма берклия-249.

В российском НИИ атомных реакторов (Димитровград) берклий был нанесен на титановую фольгу толщиной 1,5 микрона. Сектора из этой фольги были вставлены в мишень — колесо диаметром около 20 сантиметров, которое затем была установлено на циклотроне.

"Снаряды" для обстрела мишени "выпускали" непосредственно в ОИЯИ. Ранее в институте научились ускорять кальций-48, очень редкий стабильный изотоп, стоимость которого составляет около 200 тысяч долларов за грамм.

Успеть за 320 дней

Эксперимент по синтезу 117-го элемента начался 27 июля 2009 года. Ученым важно было успеть получить результат менее, чем за год, поскольку период полураспада берклия 320 дней, а это значит, что половина мишени за это время распадется.


Синтез осуществлен на экспериментальной установке, ускорителе заряженных частиц циклотроне У-400. Он, как и другие 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.

Циклотрон У-400 начали строить в 1974 году, а первый пучок ионов на нем был получен 16 октября 1978 года. С тех пор этот прибор неоднократно модернизировался, в частности, была установлена система внешней инжекции ионов, интенсивность пучка была увеличена в 20-30 раз — до 10 триллионов частиц в секунду, а энергия частиц была доведена до 25 мегаэлектронвольт.

Вылетев из циклотрона по специальному каналу, пучок ионов кальция "врезается" в мишень — колесо, в секторах которого закреплена фольга с тонким слоем берклия. Колесо очень быстро вращается, иначе пучок ионов 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 помещены специализированные детекторы, которые и должны были обнаружить рождение 117-го элемента.

Полученные цепочки

Первые ядра 117-го элемента были получены еще в 2009 году, однако ученые долгое время проверяли и анализировали полученные данные, сказал директор Лаборатории ядерных реакций имени Флерова профессор Сергей Дмитриев.

В свою очередь, академик Оганесян рассказал РИА Новости, какие именно результаты были получены. "Всего было получено шесть цепочек последовательного распада ядер 117-го элемента, причем нам удалось получить три разных изотопа нового элемента, а также новые изотопы элементов 115, 113, 111, 109, 107, 105", — сказал Оганесян.

Участники эксперимента по синтезу 117-го элемента – Владимир Утенков и Юрий Оганесян

Полученные в результате реакции изотопы 117-го элемента с 297-ю нейтронами в ядре сначала испускали нейтроны, образуя два изотопа — с 294 и с 293 нейтронами в ядре. С них начинались две цепочки распада: "короткая", которую удалось зафиксировать пять раз, и "длинная", замеченная лишь единожды.

В первом случае 293-й изотоп нового элемента, просуществовав 7 миллисекунд, испускал альфа-частицу и превращался в ядро 115-го элемента, затем, снова путем альфа-распада, в ядро 113-го элемента, а затем в ядро рентгения, 111-го элемента.

Во втором случае ядро 117-го элемента существовало значительно дольше: 31 миллисекунду. Причем, на рентгении цепочка распада не заканчивалась, породив затем ядра мейтнерия, бория и дубния, сказал академик.

Признание и имя

Однако успех эксперимента еще не означает окончательного признания достижения. Для международного признания результата нужно, чтобы ту же реакцию повторила другая лаборатория.

При этом, физики других стран далеко не всегда экспериментально готовы подтвердить их открытия. Так, 114-й элемент был впервые синтезирован в Дубне еще в декабре 1998 года, однако независимое подтверждение было получено только в сентябре 2009 года.

После получения подтверждения, заявка поступает в Международный союз чистой и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry — IUPAC, русский вариант — ИЮПАК), который подтверждает открытие, после чего ученые имеют право предложить название для него.

Затем ИЮПАК консультируется с химиками по всему миру, чтобы название нового элемента хорошо звучало на всех языках. Таким образом, ИЮПАК только в феврале этого года официально присвоил имя "коперникий" 112-му элементу, полученному немецкими учеными еще в 1996 году.

Российские физики создают 117-й элемент таблицы Менделеева

Химия 113-го

С успехом синтеза 117-го элемента эксперимент не заканчивается. Ученые намерены изучить химические свойства 113-го элемента, который в эксперименте со 117-м просуществовал целые 5,5 секунды — значительно дольше, чем в каких-либо других экспериментах.

Для исследования свойств 113-го создана новая экспериментальная установка, позволяющая транспортировать летучие продукты реакций (а именно такие свойства ожидаются для 113-го элемента) в детектирующий модуль, позволяющий регистрировать единичные атомы.

"Первые предварительные эксперименты пройдут в апреле-мае. Но на полноценный эксперимент нам уже не хватит берклия — из полученных из Окриджа 22 миллиграммов после физического эксперимента у нас осталось всего около 3,5 миллиграмма. Но наше сотрудничество с американскими коллегами будет продолжено, в том числе и по программе берклия-249", — сказал Дмитриев.

По его словам, изучение химических свойств новых сверхтяжелых элементов является одной из наиболее актуальных задач современной ядерной химии.

Так, уже первые эксперименты по химии 112-го и 114-го элементов, проведенные в Лаборатории ядерных реакций имени Флерова совместно с коллегами из Института Пауля Шерера (Швейцария), дали блестящие результаты и стали основой широкой программы исследований, которая будет реализована в ближайшие годы.

Ученые из ОИЯИ не намерены останавливаться и уже сейчас планируют следующий скачок: синтез элементов с атомными номерами больше 118 (119-го и 120-го) элемента таблицы Менделеева.

Для этого потребуется очередная модернизация ускорителя в целях получения интенсивных пучков ионов, создание нового сепаратора повышенной эффективности. Эти работы начнутся уже в этом году, а первые эксперименты запланированы на начало 2012 года.

РИА Наука

Партнеры





Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.