Группа американских физиков подтвердила существование 114 элемента периодической системы Менделеева, впервые полученного физиками из Объединенного института ядерных исследований Дубне. Открытие позволит ученым вписать новое название в таблицу элементов, а так же поможет развить теорию «острова стабильности» сверхтяжелых атомов, полагают ученые.
Авторами открытия стали сотрудники Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Группа ученых во главе с профессором Хейно Ницше повторила сложнейший эксперимент, позволивший дубнинским физикам заявить о получении нескольких ядер 114 элемента еще 10 лет назад.
В своей работе ученые использовали так называемый циклотрон - ускоритель заряженных элементарных частиц, имеющий особую конструкцию - с помощью которого ускоряли ионы металла кальция до необходимой энергии. На выходе из ускорителя эти ионы с большой силой ударялись о мишень из радиоактивного элемента плутония.
В результате такого соударения протекает множество реакций, в том числе и реакция слияния ядер, кальция и плутония, имеющих в своем составе 20 и 94 протона соответственно. В итоге образуется ядро атома, содержащее 114 протонов, количество которых и определяет порядковый номер элемента в таблице. Новый элемент пока не имеет официального названия, а потому называется унунквадрием.
В природе элементы тяжелее урана, имеющего порядковый номер 92 в таблице, не встречаются, так как являются радиоактивными и их ядра уже распались за более чем 4 млрд. лет Земной истории.
Все элементы тяжелее урана синтезируются в специальных ядерных реакторах, в том числе и плутоний, использованный в работе американских физиков. Интерес к сверхтяжелым элементам, ядра которых содержат большое количество протонов и нейтронов, а потому имеют огромную по меркам ядерной физики массу, обусловлен отнюдь не только целями применения в энергетике или в военном деле.
Начиная с середины прошлого века, физики-ядерщики всего мира ищут так называемый «остров стабильности» сверхтяжелых элементов.
Ядра всех сверхтяжелых элементов очень неустойчивы, и распадаются на более мелкие ядра и частицы за считанные доли секунды. Однако в 50-х - 60-х годах прошлого века физики разработали теорию, согласно которой ядра некоторых сверхтяжелых элементов могут иметь особую конфигурацию, позволяющую им существовать минуты, часы, дни и месяцы. Некоторые ученые убеждены, что сверхтяжелые элементы могут быть стабильны даже в течение миллионов лет.
Какими свойствами обладают эти ядра и насколько они могут оказаться полезными для науки и человечества, которое постепенно исчерпывает ресурсы углеводородной энергетики, ученым пока точно неизвестно. Кроме того, пока точно неизвестно, с какой массы ядра сверхтяжелого элемента этот «остров» начинается и насколько он велик.
В своих экспериментах группа Ницше смогла синтезировать всего два ядра 114 элемента, одно из которых имело массу 286 атомных единиц массы, а второе 287. При этом время жизни первого ядра составило десятую долю секунды, тогда как второе просуществовало примерно полсекунды, прежде чем распасться на более мелкие частицы.
«Основываясь на идеях 60-х годов прошлого века, мы полагали, что остров стабильности находится где-то в районе 114 элемента. Согласно современным представлениям, стабильные ядра сверхтяжелых элементов могут иметь 120 или 126 протонов. Наша работа позволит выяснить, какие из представлений являются правильными и как нужно скорректировать наши модели», - сказал Кен Грегорич, ведущий научный сотрудник лаборатории.