Сотрудники Лаборатории ядерных реакций имени Флерова за последние 20 лет синтезировали пять новых элементов, завершающих седьмой период таблицы Менделеева: 114 (флеровий), 115 (московий), 116 (ливерморий), 117 (теннессин) и 118 (оганесон).
Все они были получены в экспериментах на циклотроне У-400, где мишень из тяжелых элементов бомбардировали пучком ионов. Циклотрон неоднократно модернизировали, но для синтеза более тяжелых элементов — 119 и 120 — и детального изучения ядерных и химических свойств уже известных нужна была более высокая производительность.
Поэтому в конце 2000-х годов было решено создать новую установку — Фабрику сверхтяжелых элементов, — которая должна была обеспечить в десять раз более высокий поток ионов — 10 микроампер против 1 микроампера на У-400 (интенсивность пучка заряженных частиц измеряется в тех же единицах, что и сила тока). Это позволяет увеличить количество столкновений ионов с мишенью и, следовательно, число родившихся ядер.
Физики Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне провели первую серию экспериментов по синтезу сверхтяжелых ядер на новом ускорителе ДЦ-280 — «Фабрике сверхтяжелых элементов». Всего было зафиксировано 27 событий рождения ядер московия (115 элемента), в дальнейшем ученые планируют эксперименты по синтезу новых элементов — 119 и 120.
Газонаполненный сепаратор и детектор установки ДЦ-280. Сепаратор призван «очистить» поток частиц от мишени от «мусора» и сделать так, чтобы до детектора долетали только тяжелые ядра.
Установка ДЦ-280 была впервые запущена в марте 2019 года, а 26 ноября 2020 года начался первый эксперимент по синтезу сверхтяжелого элемента московия в реакции америция-243 (играл роль мишени) и кальция-48 (снаряд).
Как сообщил Утенков, в период до 20 декабря ученым удалось зафиксировать 27 событий рождения 115-го элемента. Это сопоставимо с общим числом ядер этого элемента, синтезированных за все предыдущие годы — начиная с 2003 года. В результате столкновений ядер америция-243 и кальция-48 возникало «компаунд-ядро» с массой 291, которое затем остывало, «испаряя» 2, 3 или 4 нейтрона. В результате возникали изотопы московия с массами 289, 288, 287. Полученные изотопы существовали от нескольких сотых долей секунды до единиц секунд, а затем распадались, порождая разные цепочки распадов.
В дальнейшем ученые планируют провести серию экспериментов с реакцией плутония-242 и кальция-48, чтобы получить 114 элемент — флеровий — и исследовать его химические свойства.
Чтобы сделать следующий шаг и синтезировать 119 и 120 элементы таблицы Менделеева, необходимо сменить снаряд, проверенный кальций-48 использовать уже будет нельзя. Сейчас ЛЯР планирует получить для этого устойчивый и интенсивный пучок титана-50.
Как сообщил N + 1 Андрей Попеко, заместитель директора Лаборатории ядерных реакций, первые эксперименты с пучком титана-50 уже были проведены, были получены ядра 104-го элемента, но для синтеза элементов 119 в реакции с берклием и 120 — с калифорнием — интенсивность пучка мала, ее нужно поднять в пять-десять раз. Кроме того, титан очень агрессивен химически при высокой температуре в источнике, поэтому надо искать соединения с низкой температурой кипения — металлоорганику.
Если ЛЯР удастся, как в прошлые годы, получить изотопы берклия и калифорния для мишени от коллег из США, то первые попытки синтеза 119-го и 120-го элемента могут быть предприняты примерно через год, говорит Попеко.
Публикация:
