Таблица Менделеева. Элементы уже близко - Аркадий Искандерович Курамшин

В ОИЯИ были синтезированы все трансурановые элементы Периодической системы химических элементов, открытые в СССР и России, и повторен синтез большинства трансурановых элементов, открытых в других странах. За Институтом ИЮПАК официально закрепил мировой приоритет открытия многих новых элементов. С момента основания ОИЯИ из 18 элементов, которые с тех пор были открыты во всём мире, одиннадцать были обнаружены в этом институте.

С 1990 года ОИЯИ работает совместно с Ливерморской национальной лабораторией, и это сотрудничество привело к тому, что в 2012 году в Периодической системе появились результаты этого сотрудничества – элементы №114 и №116, флеровий и ливерморий соответственно, а в 2016 году дубнинский институт с американскими коллегами подбирали названия ещё для трёх элементов – №115, №117 и №118. Методика, которую используют Дубна и Ливермор для синтеза сверхтяжёлых элементов, – горячее слияние, при котором мишень облучается пучком ионов или ядер с высокой энергией, достаточной, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание ядер и заставить их слиться. Ядро, образующееся в процессе горячего слияния, может легко распасться, не дав возможности себя обнаружить. Чтобы такое расщепление не произошло, пучок, с помощью которого обстреливают мишень, обычно содержит ядра с аномально большим количеством нейтронов. При слиянии избыточные нейтроны играют роль «балласта», с которым отводится избыток энергии ядра.

Секретное оружие, с помощью которого удалось получить многие трансфермиевые элементы – не мишень, а ядра, которыми эту мишень бомбардируют, – ядра кальция 48Са. Это редкий нуклид кальция (он составляет 0,19% от всего кальция земной коры, он радиоактивен, но период его полураспада [(4,39 ± 0,58)×1019 лет] позволяет считать его условно стабильным. Один грамм такого нуклида стоит около 200 тысяч долларов, во время синтеза сверхтяжёлых элементов на ускорителе расходуется полмиллиграмма 48Са в час.

Именно этот нуклид кальция позволил открыть элементы №114 и №116; изменение мишени дало возможность получить №115, №117 и №118.

Физикам из Дубны и Ливермора удалось получить московий двумя способами. Первый – бомбардировка мишени из америция 243Am пучком 48Са, при этом образовывались ядра московия (Physical Review C, 2005, 72, 3, 034611). Среднее время жизни наиболее устойчивых нуклидов составляло 220 миллисекунд. Второй способ – спонтанный распад ядер элемента №117, теннессина, при котором образовывались изотопы 289Mc и 290Mc с несколько большим временем жизни, но тем не менее не превышавшим секунду. Результаты синтеза элемента №115 были подтверждены контрольными экспериментами международной группы исследователей во главе с физиками из Университета Лунда (Швеция) и в Институте по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца (Дармштадт, Германия). К настоящему времени получено около сотни атомов московия.

Так как в честь Дубны уже назван элемент № 105, ИЮПАК рекомендовал дать элементу №115 название «московий» (Mc) в честь Московской области, в которой расположены наукоград Дубна и Объединённый институт ядерных исследований (Дубна).

116. Ливерморий

Правила ИЮПАК просты – элемент можно назвать в честь его свойства, мифологического создания, географического объекта, учёного или минерала. Полученные за последние полвека элементы названы в честь учёных или географических понятий. На настоящий момент ливерморий является самым тяжелым элементом, названным в честь города (точнее, расположенной в городе Ливерморе Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса), элемент №117 – теннессин – назван в честь штата, а №118 – оганессон – в честь учёного.

Первые сообщения о синтезе элемента №116 появились в 1999 году, на его открытие претендовала Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли, но эти эксперименты не удалось воспроизвести, и впоследствии они были признаны либо неправильно интерпретированными, либо сфальсифицированными. В июне 2000 года элемент №116 был получен и учеными из Объединенного института ядерных исследований в сотрудничестве с Ливерморской национальной лабораторией в результате бомбардировки кюрия 248Cm ионами кальция 48Са. Нуклид элемента №116 образуется и при α-распаде элемента №118, оганессона, 294Og.

Все изотопы ливермория чрезвычайно неустойчивы и, претерпевая α-распад, образуют изотопы элемента №114, флеровия, последующий α-распад которого даёт элемент №112, коперниций. Образование коперниция было доказано по сходству его химических свойств со свойствами ртути, и эта химическая идентификация коперниция стала, в свою очередь, подтверждением удачного синтеза элементов с атомными номерами №114 и №116.

В июне 2011 года открытие элемента 116 утвердил ИЮПАК, в мае 2012 года одновременно с названием флеровия было утверждено название элемента «ливерморий».

117. Теннессин

Американский штат Теннесси давно связан c ядерной физикой. В этом штате был построен первый ядерный реактор, на котором в 1940-е годы получали секретный тогда плутоний для создания атомной бомбы «Толстяк», уничтожившей Нагасаки. В 1945 году исследователи из Ок-Ридж, тогда ещё секретного города, градообразующим предприятием которого был ядерный реактор, открыли прометий. В последующие годы Национальная лаборатория Ок-Ридж была самым результативным из центров по изучению ядерной энергетике, находившихся в подчинении Министерства энергетики США. К 2005 году лаборатория Ок-Ридж осталась одной из двух организаций, способных нарабатывать значительные количества такого элемента, как берклий, который мог требоваться для разных целей, в том числе и исследовательских проектов.

В 2005 году Юрий Цолакович Оганесян, лаборатория которого в ОИЯИ к тому времени уже пятнадцать лет сотрудничала с Ливерморской национальной лабораторией имени Лоуренса, через общих знакомых предложил лаборатории Оук-Ридж принять участие в совместном исследовательском проекте – синтезе элемента №117. Для реализации этого проекта требовалась мишень из берклия («ядерными пулями» оставались всё те же ионы кальция 48Са), а берклий можно было получить в лаборатории Ок-Ридж.

Первая проблема была в том, что на момент обращения в Ок-Ридж не производил калифорний, а берклий обычно был нужен для синтеза этого элемента, однако ради сотрудничества получение берклия было начато, и к декабрю 2008-го реактор Ок-Риджской лаборатории выдал 22 миллиграмма берклия 249Bk с периодом полураспада 314 дней. Тут возникла вторая проблема – физикам из Ок-Ридж никогда ранее не приходилось отправлять заказчику радиоактивные элементы воздушным транспортом (как сами понимаете, это единственный способ оперативно доставить распадающийся материал из США в Россию), и они не успели вовремя и правильно подготовить все документы, которые бы соответствовали требованиям Федерального управления гражданской авиации США и позволили бы взять