Хэт хүнд элементүүдийн нийлэгжилт. \ "stable elements \" хайлтын үр дүн

Шинэ Өмнөд Уэльсийн их сургууль (Австрали) болон Майнцын их сургуулийн (Герман) эрдэмтэд одон орон судлаачдын мэддэг хамгийн ер бусын оддын нэг нь тогтвортой байдлын арлын химийн элементүүдийг агуулдаг гэж таамаглаж байна. Эдгээр нь үечилсэн хүснэгтийн хамгийн төгсгөлд байрладаг элементүүд бөгөөд зүүн талын хөршүүдээс урт наслалтаараа ялгагдана. Энэхүү судалгааг arXiv.org цахим номын санд нийтэлсэн бөгөөд түүний үр дүн болон тогтвортой хэт хүнд химийн элементүүдийн талаар өгүүлдэг.

HD 101065 одыг 1961 онд Польш-Австралийн одон орон судлаач Антонин Прзибыльский нээжээ. Энэ нь дэлхийгээс 400 гэрлийн жилийн зайд Центаврын одны ордонд байрладаг. HD 101065 нь нарнаас хөнгөн бөгөөд үндсэн дарааллын том од юм. Прзибылскийн одны нэг онцлог нь агаар мандалд төмөр, никелийн маш бага агууламжтай байдаг. Үүний зэрэгцээ од нь стронций, цезий, торий, иттербий, уран зэрэг хүнд элементүүдээр баялаг юм.

Прзибылскийн од нь 89-103 атомын дугаартай (цөм дэх протоны тоо) богино хугацааны цацраг идэвхт элементүүд болох актинидуудыг илрүүлсэн цорын ганц од юм: анемон, плутони, америциум, эйнштейний. HD 101065 нь HD 25354-тэй төстэй боловч тэнд америциум, куриум байгаа нь эргэлзээ төрүүлдэг.

Пржыбылскийн од дээр хэт хүнд элемент үүсэх механизм одоог хүртэл бүрэн ойлгогдоогүй байна. HD 101065 нь нейтрон одтой хамт хоёртын системийг бүрдүүлдэг гэж таамаглаж байсан - хоёр дахь тоосонцор эхний дээр унаж, хүнд элементүүдийн нийлэгжилтийн урвалыг өдөөдөг. Энэ таамаг хараахан батлагдаагүй байгаа ч бүдэгхэн хиймэл дагуул HD 101065-аас мянга орчим одон орны нэгжийн зайд байрладаг байж магадгүй юм.

Зураг: Н.Даутел / Globallookpress.com

Хамгийн гол нь HD 101065 нь А спектрийн А ангиллын өвөрмөц (өвөрмөц) гэрэлтүүлэгчтэй Ap одтой төстэй бөгөөд тэдгээрийн спектр нь газрын ховор металлын шугамыг сайжруулдаг. Тэд хүчтэй соронзон оронтой, хүнд элементүүд агаар мандалд гүнээс орж ирдэг. HD 101065 нь бусад Ap одуудаас гэрлийн муруйн богино хугацааны өөрчлөлтөөр ялгаатай бөгөөд энэ нь түүнийг хурдан хэлбэлздэг Aп оддын (RoAp од) тусдаа бүлэгт оруулах боломжтой болгосон.

Эрдэмтдийн HD 101065 гэж бичих оролдлого байж магадгүй одоо байгаа ангилалодод хэзээ нэгэн цагт амжилтын титэм зүүх болно. Прзибылскийн одыг хамгийн ер бусын од гэж үздэг ч энэ нь түүний хэд хэдэн ер бусын шинж чанарыг сэжиглэх үндэслэл болж байна. Тодруулбал, Австрали, Германы судлаачид HD 101065 дээрх хамгийн сүүлийн ажилдаа Пржыбылскийн одонд тогтвортой байдлын аралтай холбоотой химийн элементүүд төрдөг гэж таамагласан байна.

Эрдэмтэд цөм болон түүний өргөтгөлийн бүрхүүлийн загвараас гарав. Энэхүү загвар нь атомын цөмийн тогтворжилтыг атомын электрон бүрхүүлтэй адилтган цөмийг бүрдүүлдэг бүрхүүлийн энергийн түвшинг дүүргэхтэй холбодог. Нейтрон ба протон бүр нь тодорхой бүрхүүлд (атомын төвөөс эсвэл энергийн төвшнөөс зайд) байрладаг бөгөөд бие биенээсээ хамааралгүйгээр тодорхой нэг тогтвортой талбарт хөдөлдөг.

Цөмийн энергийн түвшин их байх тусам изотоп тогтвортой байна гэж үздэг. Энэхүү загвар нь атомын цөм, эргэлт, соронзон моментуудын тогтвортой байдлыг сайн тайлбарласан боловч энэ нь зөвхөн өдөөгдөөгүй эсвэл хөнгөн ба дунд масстай цөмд хамаарна.

Бүрхүүлийн загварын дагуу бүрэн дүүрэн энергийн бүрхүүлтэй цөмүүд нь өндөр тогтвортой байдалтай байдаг. Эдгээр элементүүд нь "тогтвортой байдлын арал" -ыг бүрдүүлдэг. Энэ нь ид шидийн болон хоёр дахин шидэт тоонд тохирох 114 ба 126 серийн дугаартай изотопуудаас эхэлдэг.

Нуклонуудын (протон ба нейтрон) ид шидийн тоотой цөмүүд хамгийн хүчтэй холбох энергитэй байдаг. Нуклидын хүснэгтэд тэдгээрийг дараах байдлаар байрлуулна: протоны тоог зүүнээс баруун тийш хэвтээ байдлаар өсөх дарааллаар, нейтроны тоог босоо байдлаар дээрээс доош харуулав. Давхар шидэт цөм нь ямар ч шидэт тоотой тэнцүү протон, нейтроны тоотой байдаг.

Дубнагаас олж авсан флеровийн изотопын (элемент 114) хагас задралын хугацаа 2.7 секунд хүртэл байдаг. Онолоор бол N = 184 нейтроны шидэт тоотой, арав орчим сая жилийн наслах флеровий-298 изотоп байх ёстой. Ийм цөмийг нэгтгэх боломж хараахан болоогүй байна. Харьцуулбал цөм дэх протоны тоо нь 113 ба 115-тай тэнцүү хөрш элементүүдийн хагас задралын хугацаа 19.6 секунд (нихониум-286) ба 0.156 секунд (muscovium-289) байна.

HD 101065-ийн агаар мандалд актинид байгаа нь тогтвортой байдлын арлын химийн элементүүд тэнд бас агуулагдаж байгааг харуулж байна гэж arXiv.org сайтын нийтлэлийн зохиогчид үзэж байна. Энэ тохиолдолд актинидууд нь тогтвортой хэт хүнд элементүүдийн задралын бүтээгдэхүүн юм. Эрдэмтэд HD 101065 спектрээс нобелиум, лоуренсиа, нихониум, флеровийн ул мөрийг хайж, тогтвортой изотопууд үүсгэж болох тодорхой спектрүүдийг тодорхойлохыг санал болгож байна.

Одоогийн байдлаар үелэх системийн шинэ элементүүдийг Орос, АНУ, Япон, Германд нэгтгэж байна. Дэлхий дээр трансуран элементүүд байгалийн орчинд олдоогүй байна. HD 101065 од нь цөмийн физикчдийн онолыг турших шинэ боломжийг нээж өгч, тогтвортой байдлын арал оршин тогтнохыг харуулж магадгүй юм.

60-аад оны эцэс гэхэд олон онолчдын хүчин чармайлтаар - О.Бор, Б.Мотельсон (Дани), С.Нилсон (Швед), В.М. Струтинский ба В.В. Пашкевич (ЗХУ), Х.Майерс ба В.Святецкий (АНУ), А.Собичевский нар (Польш), В.Грейнер нар (Герман), Р.Никс ба П.Мёллер (АНУ), Ж.Бергер нар (Франц) болон бусад олон хүмүүс атомын цөмийн микроскопийн онолыг бүтээжээ. Шинэ онол нь дээрх бүх зөрчилдөөнийг физик хуулиудын уялдаа холбоотой систем болгон авчирсан.
Аливаа онолын нэгэн адил энэ нь тодорхой таамаглах чадвартай, ялангуяа маш хүнд, хараахан үл мэдэгдэх цөмийн шинж чанарыг урьдчилан таамаглах чадвартай байв. Цөмийн бүрхүүлийн тогтворжуулах нөлөө нь цөмийн дуслын загвараас (жишээ нь Z> 106 бүсэд) заасан хязгаараас давж ажиллах нь тодорхой болсон. Z = 108, N = 162 ба Z = 114, N = 184 гэсэн шидэт тоонуудын эргэн тойронд "Тогтвортой байдлын арлууд". 2-р зурагнаас харахад эдгээр "тогтвортой байдлын арлууд"-д байрлах хэт хүнд бөөмүүдийн амьдрах хугацаа ихээхэн нэмэгдэж болно. Энэ нь ялангуяа хамгийн хүнд, хэт хүнд элементүүдийн хувьд үнэн бөгөөд хаалттай бүрхүүлийн Z = 114 (магадгүй 120) ба N = 184 нөлөө нь хагас задралын хугацааг хэдэн арван, хэдэн зуун мянга, магадгүй сая сая жил хүртэл нэмэгдүүлдэг. - Цөмийн бүрхүүлийн нөлөө байхгүй үеийнхээс 32-35 баллын илүү. Ийнхүү материаллаг ертөнцийн хил хязгаарыг ихээхэн өргөжүүлж, хэт хүнд элементүүд оршин тогтнох боломжтой гэсэн сонирхолтой таамаглал гарч ирэв. Онолын таамаглалыг шууд шалгах нь хэт хүнд нуклидын нийлэгжилт, тэдгээрийн задралын шинж чанарыг тодорхойлох явдал юм. Тиймээс бид элементүүдийн зохиомол синтезтэй холбоотой гол асуудлуудыг товч авч үзэх хэрэгтэй болно.

2. Хүнд элементийн синтезийн урвал

Хүчирхэг цөмийн реакторуудад удаан хугацаагаар цацраг туяагаар ураны изотопын цөм - 235 U-ийн нейтроныг дараалан барих урвалын явцад уранаас илүү хүнд хүний ​​гараар бүтсэн олон элементүүдийг нэгтгэсэн. Шинэ нуклидуудын хагас задралын хугацаа нь тэдгээрийг цацраг идэвхт задралын шинж чанарыг дараа нь хэмжих замаар радиохимийн аргаар урвалын бусад бүтээгдэхүүнээс салгах боломжийг олгосон. Эдгээр анхдагч бүтээлүүд проф. G. Seaborg болон түүний хамтрагчид 1940 - 1953 онд хийсэн. Үндэсний цацрагийн лабораторид (Беркли, АНУ) Z = 93 -100, хамгийн хүнд изотоп 257 Fm (T 1/2 ~ 100 хоног.) бүхий найман хиймэл элементийг илрүүлэхэд хүргэсэн. Дараагийн изотопын хагас задралын хугацаа - 258 Фм (T SF = 0.3 миллисекунд) байсан тул илүү хүнд цөмийн бүс рүү цааш ахих нь бараг боломжгүй байв. Цөмийн дэлбэрэлтээс үүссэн өндөр хүчин чадалтай нейтронуудын импульсийн урсгал дахь энэхүү хязгаарлалтыг даван туулах оролдлого нь хүссэн үр дүнг өгөөгүй: өмнөх шигээ хамгийн хүнд цөм нь 257 Фм байв.

Pm (Z = 100) -аас илүү хүнд элементүүдийг зорилтот цөмд протон ба нейтроны цогцолбор оруулах үед хурдасгасан хүнд ионуудтай урвалд нийлэгжсэн. Гэхдээ энэ төрлийн хариу үйлдэл нь өмнөх тохиолдлоос өөр юм. Цахилгаан цэнэггүй нейтрон баригдах үед шинэ цөмийн өдөөх энерги ердөө 6 - 8 МэВ байна. Үүний эсрэгээр, зорилтот цөмүүд гелий (4 He) эсвэл нүүрстөрөгч (12 C) зэрэг жигд хөнгөн ионуудтай нэгдэх үед хүнд цөмүүд Е х = 20 - 40 МэВ энерги хүртэл халаана. Цөмийн атомын тоо цаашид нэмэгдэхийн хэрээр эерэг цэнэгтэй цөмийн түлхэлтийн цахилгаан хүчийг (Куломын урвалын саад) даван туулахын тулд илүү их энерги өгөх шаардлагатай болно. Энэ нөхцөл байдал нь сум ба бай гэсэн хоёр цөмийг нэгтгэсний дараа үүссэн нийлмэл цөмийн өдөөх энерги (халаалт) нэмэгдэхэд хүргэдэг. Түүний хөргөлт (үндсэн төлөвт шилжих Е х = 0) нь нейтрон ба гамма цацрагийн ялгаралтаар явагдана. Эндээс эхний саад тотгор гарч байна.

Халаасан хүнд цөм нь зөвхөн 1/100 тохиолдолд л нейтрон ялгаруулж чаддаг; цөмийн энерги нь задралын саадны өндрөөс хамаагүй өндөр байдаг тул ерөнхийдөө хоёр хэсэг болгон хуваана. Нийлмэл цөмийн өдөөх энергийг нэмэгдүүлэх нь түүнд хортой гэдгийг ойлгоход хялбар байдаг. Халаасан цөмийн амьд үлдэх магадлал нь температур (эсвэл E x энерги) нэмэгдэх тусам хуваагдал хүчтэй өрсөлддөг ууршсан нейтронуудын тоо нэмэгдсэнтэй холбоотойгоор огцом буурдаг. Ойролцоогоор 40 МэВ-ийн энерги хүртэл халсан цөмийг хөргөхийн тулд 4 эсвэл 5 нейтроныг ууршуулах шаардлагатай. Явах бүрт нейтроны ялгаруулалттай өрсөлдөх ба үүний үр дүнд амьд үлдэх магадлал нь зөвхөн (1/100) 4-5 = 10 -8 -10 -10 байх болно. Цөмийн температур нэмэгдэхийн хэрээр бүрхүүлийн тогтворжуулах нөлөө буурч, улмаар хуваагдлын саадын өндөр буурч, цөмийн хуваагдах чадвар эрс нэмэгддэг тул нөхцөл байдал улам хүндэрч байна. Эдгээр хоёр хүчин зүйл нь хэт хүнд нуклид үүсэх магадлалыг маш бага болгодог.

1974 онд нээсний дараа 106-аас илүү хүнд элементийн бүсэд шилжих боломжтой болсон. хүйтэн хайлуулах урвал. Эдгээр урвалуудад тогтвортой изотопуудын "шидэт" цөмүүдийг зорилтот материал болгон ашигладаг - 208 Pb (Z = 82, N = 126) эсвэл 209 Bi (Z = 83, N = 126), аргоноос илүү хүнд ионоор бөмбөгддөг. (Ю.Ц. Оганесян, А.Г. Демин болон бусад). Нэгдэх явцад "шидэт" зорилтот цөм дэх нуклонуудын өндөр холболтын энерги нь харилцан үйлчлэгч хоёр цөмийг дахин зохион байгуулах явцад энерги шингээхэд хүргэдэг.
нийт масстай хүнд цөмд . Харилцан үйлчилж буй цөм болон эцсийн цөм дэх нуклонуудын "баглаа боодлын" энергийн энэхүү ялгаа нь урвалын өндөр Кулон саадыг даван туулахад шаардагдах энергийг ихээхэн хэмжээгээр нөхдөг. Үүний үр дүнд хүнд цөм нь зөвхөн 12-20 МэВ-ийн өдөөх энергитэй байдаг. Тодорхой хэмжээгээр ийм урвал нь "урвуу хуваагдал" -ын үйл явцтай төстэй юм. Үнэн хэрэгтээ, ураны цөмийг хоёр хэсэг болгон задлах нь энерги ялгарах үед тохиолддог (энэ нь атомын цахилгаан станцад ашиглагддаг) урвуу урвалд хэсгүүд нь нэгдэх үед үүссэн ураны цөм бараг хүйтэн байх болно. Тиймээс хүйтэн хайлуулах урвалын элементүүдийн нийлэгжилтийн үед хүнд цөм нь үндсэн төлөвт шилжихэд зөвхөн нэг юмуу хоёр нейтрон ялгаруулж байхад л хангалттай.
Дармштадт дахь GSI үндэсний цөмийн физикийн төвд 107-112 (П.Армбрустер, З.Хофманн, Г.Мунзенберг гэх мэт) 6 шинэ элементийн нийлэгжилтэнд их хэмжээний цөмийн хүйтэн хайлуулах урвалыг амжилттай ашигласан. Герман). Саяхан К.Морита нар RIKEN үндэсний төвд (Токио) 110-112 элементийн синтезийн GSI туршилтыг давтан хийжээ. Хоёр бүлэг хоёулаа илүү хүнд сум ашиглан 113, 114-р элемент рүү шилжихээр төлөвлөж байна. Гэсэн хэдий ч хүйтэн хайлуулах урвалд улам бүр хүнд элементүүдийг нэгтгэх оролдлого нь ихээхэн бэрхшээлтэй холбоотой байдаг. Ионуудын атомын цэнэг нэмэгдэхийн хэрээр 208 Pb буюу 209 Bi-ийн зорилтот цөмүүдтэй нэгдэх магадлал нь Кулоны түлхэлтийн хүч нэмэгдэж байгаатай холбоотойгоор эрс буурдаг бөгөөд энэ нь мэдэгдэж буй бүтээгдэхүүнтэй пропорциональ байна. цөмийн цэнэг. 208 Pb + 50 Ti (Z 1) урвалаас авах боломжтой 104-р элементээс × Z 2 = 1804) 208 Pb + 70 Zn (Z 1) урвалын 112-р элемент. × Z 2 = 2460), нэгдэх магадлал 10 4 дахин багасна.

Зураг 3Хүнд нуклидын газрын зураг. Цөмийн хагас задралын хугацааг өөр өөр өнгөөр ​​(зөв масштабаар) үзүүлэв. Хар дөрвөлжин - тогтвортой элементүүдийн изотопууд газрын царцдас(Т 1/2 ≥ 10 9 жил). Хар хөх өнгө нь цөм нь 10-6 секундээс бага хугацаанд амьдардаг "тогтворгүй байдлын далай" юм. Шар шугамууд нь битүү бүрхүүлтэй тохирч, протон ба нейтроны ид шидийн тоог илэрхийлдэг. Тори, уран, трансуран элементүүдийн "хойг"-ын дараах "тогтвортой байдлын арлууд" - цөмийн бичил харуурын онолын таамаглал. Төрөл бүрийн цөмийн урвалын үр дүнд олж авсан Z = 112 ба 116 хоёр цөм, тэдгээрийн дараалсан задрал нь хэт хүнд элементүүдийн зохиомол синтезийн "тогтвортой байдлын арлууд" руу хэр ойртож болохыг харуулж байна.

Өөр нэг хязгаарлалт бас бий. Хүйтэн хайлуулах урвалын үед үүссэн нийлмэл цөм нь харьцангуй цөөн тооны нейтронтой байдаг. Дээр дурдсан 112-р элемент үүссэн тохиолдолд Z = 112-тай эцсийн цөм нь ердөө 165 нейтронтой байхад N>170 нейтроны тоо тогтвортой байх төлөвтэй байна (3-р зургийг үз).

Цөмийн реакторт үйлдвэрлэсэн плутони (Z = 94), америциум (Z = 95) эсвэл куриум (Z = 96) зэрэг хиймэл элементүүдийг бай болгон ашиглавал зарчмын хувьд их хэмжээний нейтрон агуулсан цөмүүдийг олж авч болно. кальцийн изотоп - 48 Ca. (доороос үзнэ үү).

48 Са атомын цөм нь 20 протон, 28 нейтрон агуулдаг - эдгээр утгууд нь хаалттай бүрхүүлтэй тохирч байна. 48 Ca цөмтэй нэгдэх урвалд тэдгээрийн "шидэт" бүтэц ажиллах болно (хүйтэн хайлуулах урвалд энэ үүргийг ид шидийн зорилтот цөмүүд гүйцэтгэдэг - 208 Pb), үүний үр дүнд хэт хүнд цөмийн өдөөх энерги 30 орчим байх болно. 35 МэВ. Тэдний үндсэн төлөвт шилжих нь гурван нейтрон ба гамма цацрагийн ялгаралт дагалддаг. Энэхүү өдөөх энергийн үед цөмийн бүрхүүлийн нөлөө нь халсан хэт хүнд цөмд байсаар байгаа бөгөөд энэ нь тэдний амьдрах чадварыг нэмэгдүүлж, туршилтанд нэгтгэх боломжийг олгоно. Мөн харилцан үйлчлэгч цөмийн массын тэгш бус байдлыг анхаарна уу (Z 1 × Z 2 ≤ 2000) нь тэдний Кулоны түлхэлтийг бууруулж, улмаар нэгдэх магадлалыг нэмэгдүүлдэг.

Эдгээрийг үл харгалзан илэрхий давуу тал 1977-1985 онд янз бүрийн лабораторид 48 Ca ионтой урвалд орж хэт хүнд элементүүдийг нийлэгжүүлэх өмнөх бүх оролдлогыг хийсэн. үр дүнгүй болсон. Гэвч сүүлийн жилүүдэд туршилтын технологийг хөгжүүлж, юуны түрүүнд манай лабораторид шинэ үеийн хурдасгуур дээр эрчимтэй 48 Ca ионы цацрагийг үйлдвэрлэсэн нь туршилтын мэдрэмжийг бараг 1000 дахин нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. Эдгээр дэвшлийг хэт хүнд элементүүдийг нэгтгэх шинэ оролдлогод ашигласан.

3 Хүлээгдэж буй шинж чанарууд

Синтез амжилттай болбол бид туршилтаас юу харахыг хүлээж байна вэ? Хэрэв онолын таамаг зөв бол хэт хүнд цөмүүд аяндаа задрахын эсрэг тогтвортой байх болно. Дараа нь тэд өөр төрлийн задралыг мэдрэх болно: альфа задрал (2 протон, 2 нейтроноос бүрдэх гелийн цөм ялгарах). Энэ процессын үр дүнд эцэг эхээсээ хөнгөн 2 протон, 2 нейтроноос охин цөм үүсдэг. Хэрэв охин цөм нь аяндаа хуваагдах магадлал багатай бол хоёр дахь альфа задралын дараа ач охины цөм нь анхны цөмөөс 4 протон, 4 нейтроноор хөнгөн болно. Альфа задрал нь аяндаа хуваагдах хүртэл үргэлжилнэ (Зураг 4).

Тэр. Бид нэг задрал биш, харин "цацраг идэвхит гэр бүл", дараалсан альфа задралын гинжин хэлхээг, хангалттай урт хугацаанд (цөмийн хэмжээнд) харна гэж найдаж байна, тэдгээр нь хоорондоо өрсөлддөг боловч эцэст нь аяндаа хуваагдах замаар тасалддаг. Зарчмын хувьд ийм задралын хувилбар нь хэт хүнд цөм үүсэхийг аль хэдийн харуулж байна.

Тогтвортой байдлын хүлээгдэж буй өсөлтийг бүрэн хэмжээгээр харахын тулд Z = 114 ба N = 184 хаалттай бүрхүүлд аль болох ойртох шаардлагатай. Цөмийн урвалын үед ийм нейтроноор баялаг цөмүүдийг нэгтгэх нь туйлын хэцүү байдаг. Протон ба нейтроны харьцаа аль хэдийн тодорхой болсон тогтвортой элементийн цөмүүдийн хувьд давхар шидэт цөмд хүрэх боломжгүй 298 114. Тиймээс бид урвалд эхэндээ хамгийн ихийг агуулсан цөмүүдийг ашиглахыг хичээх хэрэгтэй. нейтроны боломжит тоо. Энэ нь их хэмжээгээр хурдасгасан 48 Ca ионыг сум болгон сонгохыг тодорхойлсон. Таны мэдэж байгаагаар байгальд маш их кальци байдаг. Энэ нь цөм нь 20 протон, 20 нейтрон агуулсан 40 Са изотопын 97% -аас бүрддэг. Гэхдээ энэ нь 0.187% -ийн хэмжээтэй хүнд изотопыг агуулдаг - 48 Ca (20 протон, 28 нейтрон), 8 илүүдэл нейтронтой. Түүний үйлдвэрлэлийн технологи нь маш их цаг хугацаа шаардсан, үнэтэй байдаг; Нэг грамм баяжуулсан 48 Ca нь 200,000 доллар болно. Тиймээс ионы цацрагийн хамгийн их эрчмийг олж авахын тулд буулт хийх шийдлийг олохын тулд манай хурдасгуурын дизайн, ажиллах горимыг эрс өөрчлөх шаардлагатай болсон. хамгийн бага хэрэглэээнэ чамин зүйл.

Зураг 4
Янз бүрийн тооны протон ба нейтроны хэт хүнд элементийн изотопуудын задралын төрлүүд (зураг дээр өөр өөр өнгөөр ​​харуулсан) ба хагас задралын тухай онолын таамаглал. Жишээлбэл, 248 St ба 48 Ca бөөмүүдийн нэгдлээс үүссэн 293 масстай 116-р элементийн изотопын хувьд дараалсан гурван альфа задрал хүлээгдэж байгаа бөгөөд энэ нь ач охины аяндаа задралаар төгсдөг. масстай 110-р элементийн 281. Зураг 8-аас харахад гинжин хэлбэртэй задралын яг ийм хувилбар юм. α - α - α - Туршилтанд энэ цөмийг ажигласан SF. Хөнгөн цөмийн задрал - 208 Pb + 64 Ni цөмийн "хүйтэн хайлуулах" урвалаар олж авсан 271 масстай 110-р элементийн изотоп. Түүний хагас задралын хугацаа нь изотопоос 10 4 дахин бага байна. 281 110.

Өнөөдөр бид 8 цацрагийн эрчимтэй рекорд тогтоосон × 10 12 / с, 48 Ca изотопын маш бага хэрэглээтэй - ойролцоогоор 0.5 миллиграмм / цаг. Зорилтот материалын хувьд бид хиймэл элементийн урт хугацааны баяжуулсан изотопуудыг ашигладаг: Pu, Am, Cm ба Cf (Z = 94-96 ба 98) мөн хамгийн их нейтроны агууламжтай. Тэдгээрийг хүчирхэг цөмийн реакторуудад (АНУ-ын Оак Ридж, ОХУ-ын Димитровград хотод) үйлдвэрлэж, дараа нь Бүх Оросын туршилтын физикийн судалгааны хүрээлэнгийн (Саров) тусгай суурилуулалт, масс тусгаарлагчаар баяжуулсан. Z = 114 - 118 элементийн нийлэгжилтэнд эдгээр изотопуудын цөмтэй 48 Са-ийн цөмийн нэгдэх урвалыг сонгосон.

Энд би зарим нэг зүйлийг тоймлон хэлмээр байна.

Лаборатори болгонд, тэр байтугай дэлхийн тэргүүлэгч цөмийн төвүүдэд ч бидний ажилдаа ашигладаг ийм өвөрмөц материал, тоо хэмжээ байдаггүй. Харин тэдгээрийг үйлдвэрлэх технологи нь манайд бий болсон, манай үйлдвэр ч хөгжүүлж байна. ОХУ-ын Атомын энергийн сайд бидэнд 5 жилийн хугацаанд шинэ элементийн синтезийн ажлын хөтөлбөр боловсруулахыг санал болгож, эдгээр судалгаанд зориулж тусгай буцалтгүй тусламж олгосон. Нөгөөтэйгүүр, бид Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнд ажиллаж дэлхийн тэргүүлэх лабораториудтай өргөн хүрээнд хамтран ажилладаг (мөн өрсөлддөг). Хэт хүнд элементүүдийн нийлэгжилтийн судалгааны ажилд бид Ливерморын үндэсний лаборатори (АНУ)-тай олон жилийн турш нягт хамтран ажиллаж байна. Энэхүү хамтын ажиллагаа нь бидний хүчин чармайлтыг нэгтгээд зогсохгүй туршилтын үр дүнг туршилтын бүх үе шатанд хоёр бүлэг бие даан боловсруулж, дүн шинжилгээ хийх нөхцлийг бүрдүүлдэг.
5 жил ажилласан хугацаанд, удаан хугацаагаар цацраг туяагаар 2 орчим тунгаар хэрэглэнэ × 10 20 ион (ойролцоогоор 16 миллиграмм 48 Ca, гэрлийн хурдыг ~ 1/10 хүртэл хурдасгаж, зорилтот давхаргаар дамжин өнгөрдөг). Эдгээр туршилтуудад 112 ÷ 118 элементийн изотоп үүсэх (117-р элементийг эс тооцвол) ажиглагдаж, шинэ хэт хүнд нуклидын задралын шинж чанарын анхны үр дүнг авсан. Бүх үр дүнг танилцуулах нь хэтэрхий их зай эзэлнэ, уншигчдыг ядруулахгүйн тулд бид зөвхөн 113 ба 115 элементийн нийлэгжилтийн хамгийн сүүлийн туршилтыг тайлбарлахаар хязгаарлагдах болно - бусад бүх урвалыг судалсан болно. Үүнтэй төстэй байдлаар... Гэхдээ энэ ажлыг эхлүүлэхийн өмнө туршилтын тохиргоог товч танилцуулж, суурилуулалтынхаа үндсэн зарчмуудыг тайлбарлахыг зөвлөж байна.

4. Туршилтыг зохион байгуулах

Нейтрон ууршсаны дараа зорилтот цөм болон бөөмийн нэгдлээс үүссэн нийлмэл цөм нь ионы цацрагийн чиглэлд шилжих болно. Зорилтот давхаргыг хангалттай нимгэн сонгосон бөгөөд ингэснээр хүнд буцах атом түүнээс нисэн гарч, байнаасаа 4 м-ийн зайд байрлах детектор руу хөдөлгөөнөө үргэлжлүүлэх боломжтой. Зорилтот ба детекторын хооронд хий дүүргэсэн тусгаарлагч байрладаг. , цацрагийн хэсгүүд болон урвалын дайвар бүтээгдэхүүнийг дарах зориулалттай.
Тусгаарлагчийн ажиллах зарчим (Зураг 5) нь хийн орчинд атомууд - манай тохиолдолд устөрөгчийн хувьд зөвхөн 10 -3 атм даралттай байдаг. - хурдаасаа хамааран өөр өөр ионы цэнэгтэй байх болно. Энэ нь тэдгээрийг 10 -6 секундын дотор соронзон орон дотор "явшин" тусгаарлах боломжийг олгодог. мөн детектор руу шууд чиглүүлнэ. Сепаратороор дамжсан атомуудыг хагас дамжуулагч илрүүлэгчийн мэдрэмтгий давхаргад суулгаж, буцах атомын ирэх цаг, түүний энерги, суулгацын байршлын тухай дохиог үүсгэдэг (жишээлбэл, координатууд: NS болон цагт илрүүлэгчийн ажлын гадаргуу дээр). Эдгээр зорилгын үүднээс нийт 50 см 2 талбай бүхий детекторыг 12 "тууз" хэлбэрээр хийдэг - төгөлдөр хуурын товчлууртай төстэй туузууд - тус бүр нь уртын мэдрэмжтэй байдаг. Хэрэв суулгасан атомын цөм альфа задралд өртвөл ялгарсан альфа бөөмийг (10 МэВ-ийн хүлээгдэж буй энергитэй) өмнө нь жагсаасан бүх параметрүүд болох цаг хугацаа, энерги, координатыг харуулсан детектор бүртгэнэ. Хэрэв эхний задралын дараа хоёр дахь нь дагах юм бол хоёр дахь альфа бөөмс гэх мэт ижил төстэй мэдээллийг авах болно. аяндаа хуваагдах хүртэл. Сүүлийн задрал нь том далайцтай (E 1 + E 2 ~ 200 МэВ) хоёр давхцсан дохио хэлбэрээр бүртгэгдэнэ. Альфа тоосонцор ба хос хуваагдсан хэсгүүдийг бүртгэх үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн тулд урд талын детекторыг хажуугийн детектороор хүрээлж, тусгаарлагчийн хажуу талаас хана нээгдсэн "хайрцаг" үүсгэдэг. Илрүүлэгчийн угсралтын өмнө буцах цөмийн хурдыг хэмждэг хоёр нимгэн нислэгийн цаг илрүүлэгч байдаг (TOF детектор гэж нэрлэгддэг, англи үгийн товчлол - нислэгийн цаг). Тиймээс ухрах цөмөөс үүссэн анхны дохио нь TOF тэмдэгтэй хамт ирдэг. Цөмийн задралын дараагийн дохио нь ийм шинж чанартай байдаггүй.
Мэдээжийн хэрэг, задрал нь өөр өөр энергитэй нэг буюу хэд хэдэн альфа бөөмсийн ялгаралтаар тодорхойлогддог өөр өөр хугацаатай байж болно. Гэхдээ хэрэв тэдгээр нь нэг цөмд багтаж, цацраг идэвхт гэр бүлийг (эхийн цөм - охин - ач охин гэх мэт) бүрдүүлдэг бол ухрах цөм, альфа бөөмс, хуваагдлын хэсгүүдээс авсан бүх дохионы координатууд нь нарийвчлалтай давхцах ёстой. байрлалын детекторын нарийвчлал. Канберра Электроникс компанийн үйлдвэрлэсэн манай детекторууд нь альфа бөөмсийн энергийг ~ 0.5%-ийн нарийвчлалтайгаар хэмждэг ба тууз бүрийн хувьд 0.8 мм орчим байрлалын нарийвчлалтай байдаг.

Зураг 5
Хүнд элементийн нийлэгжилтийн туршилтанд буцах цөмийг салгах суурилуулалтын бүдүүвч зураг

Сэтгэцийн хувьд детекторын бүх гадаргууг задрал илэрсэн 500 орчим эс (пиксел) хэлбэрээр дүрсэлж болно. Хоёр дохио санамсаргүй байдлаар нэг газар хүрэх магадлал 1/500, гурван дохио - 1/250000 гэх мэт. Энэ нь маш бага хэмжээгээр (~ 1 атом / сар) үүссэн ч гэсэн асар их хэмжээний цацраг идэвхт бүтээгдэхүүнээс хэт хүнд цөмийн генетикийн холбоотой дараалсан задралын нэн ховор тохиолдлуудыг маш найдвартай байдлаар сонгох боломжийг олгодог.

5. Туршилтын үр дүн

(биеийн туршлага)

"Үйл ажиллагаатай" тохиргоог харуулахын тулд 243 Am (Z = 95) + 48 Ca (Z = 20) цөмийн хайлуулах урвалын үед үүссэн 115-р элементийн нийлэгжилтийн туршилтуудыг жишээ болгон илүү дэлгэрэнгүй тайлбарлая. ) → 291 115.
Z-сондгой цөмийн нийлэгжилт нь сондгой протон эсвэл нейтрон байгаа нь аяндаа хуваагдах магадлалыг мэдэгдэхүйц бууруулж, дараалсан альфа шилжилтийн тоо тэгш бус задралаас илүү (урт гинж) байхаар сонирхолтой байдаг. бүр цөм. Кулоны саадыг даван туулахын тулд 48 Ca ион нь E> 236 МэВ энергитэй байх ёстой. Нөгөөтэйгүүр, энэ нөхцлийг биелүүлснээр цацрагийн энерги нь E = 248 МэВ-ээр хязгаарлагдах юм бол 291 115 нийлмэл цөмийн дулааны энерги ойролцоогоор 39 МэВ байх болно; Энэ нь 3 нейтрон ба гамма цацрагийн ялгаралтаар хөргөнө. Дараа нь урвалын бүтээгдэхүүн нь нейтроны тоо N = 173 элементийн изотоп 115 болно. Зорилтот давхаргаас зугтсаны дараа шинэ элементийн атом нь түүнийг дамжуулахаар тохируулсан тусгаарлагчаар дамжин детектор руу орох болно. 6-р зурагт үзүүлсэн шиг цаашдын үйл явдлууд өрнөнө. Урд талын детектор дээр буцах цөм зогссоноос хойш 80 микросекундын дараа мэдээлэл цуглуулах систем нь түүний ирэх цаг, энерги, координатын тухай дохиог хүлээн авдаг (туузны дугаар, түүний байрлал). Энэ мэдээлэл нь "TOF" (салгагчаас ирсэн) гэдгийг анхаарна уу. Хэрэв 10 секундын дотор детекторын гадаргуу дээрх нэг газраас 9.8 МэВ-ээс их энергитэй хоёр дахь дохио гарч ирвэл цацраг нь "TOF" тэмдэггүйгээр (өөрөөр хэлбэл суулгасан атомын задралаас) унтарна. Цаашдын ялзрал нь суурь дэвсгэр бараг бүрэн байхгүй нөхцөлд бүртгэгддэг. 6-р зураг дээрх дээд графикаас харахад эхний хоёр дохионы ард - ухрах цөм ба эхний альфа бөөмсөөс 20 секунд орчим байна. цацрагийг унтраасны дараа дахин 4 дохио гарч ирсэн бөгөөд тэдгээрийн байрлал нь ± 0.5 мм-ийн нарийвчлалтай өмнөх дохиотой давхцаж байна. Илрүүлэгч дараагийн 2.5 цагийн турш чимээгүй байв. Нэг зурвас, ижил байрлал дахь аяндаа хуваагдлыг зөвхөн маргааш нь буюу 28.7 цагийн дараа нийт 206 МэВ энергитэй хуваагдлын хэсгүүдээс хоёр дохио хэлбэрээр тэмдэглэв.
Ийм сүлжээ гурван удаа бүртгэгдсэн байна. Тэд бүгд ижил хэлбэртэй (цацраг идэвхит гэр бүлийн 6 үеийн цөм) бөгөөд альфа бөөмсийн энерги болон тэдгээрийн үүсэх цаг хугацааны хувьд хоёулаа хоорондоо тохирч, цөмийн задралын экспоненциал хуулийг харгалзан үздэг. Хэрэв ажиглагдсан нөлөө нь хүлээгдэж байгаачлан нэгдэл нь 3 нейтроны цөмөөр ууршсаны дараа үүссэн 288 масстай 115-р элементийн изотопын задралд хамаарах бол 48 Ca ионы энерги нэмэгдэхэд хамаарна. туяа нь ердөө 5 МэВ, энэ нь 5-6 дахин буурах ёстой. Үнэхээр E = 253 МэВ-д ямар ч нөлөө үзүүлээгүй. Гэхдээ энд дөрвөн альфа бөөмсөөс бүрдэх өөр нэг богино, задралын гинж ажиглагдсан (бид эдгээрийн 5 ширхэг байсан гэж бид үзэж байна, гэхдээ сүүлчийн альфа бөөмс орж ирэв. нээлттэй цонх) ердөө 0.4 секунд үргэлжилнэ. 1.5 цагийн дотор задралын шинэ хэлхээ аяндаа хуваагдан дуусав. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь 4 нейтрон ялгаруулж нэгдэх урвалын явцад үүссэн 287 масстай 115-р элементийн хөрш изотопын өндөр магадлалтай өөр цөмийн задрал юм. З = 115, N = 173 сондгой изотопын дараалсан задралын гинжин хэлхээг 6-р зураг дээрх доод графикт харуулсан ба өөр өөр тооны протон, нейтроны хэт хүнд нуклидын хагас задралын хугацааг дараах хэлбэрээр үзүүлэв. контурын газрын зураг. Энэ нь мөн Германы лабораторид - GSI (Дармштадт), дараа нь Японы лабораторид 209 Bi + 64 Ni урвалаар нийлэгжсэн N = 161 нейтроны тоотой 111-р элементийн өөр, хөнгөн сондгой сондгой изотопын задралыг харуулж байна. RIKEN (Токио).

Зураг 6
48 Ca + 243 At урвал дахь 115 элементийн синтезийн туршилт.
Дээд талын зураг нь ухрах цөмийн мэдрэгч (R)-д суулгасны дараа дохионы харагдах хугацааг харуулж байна. Альфа тоосонцорыг бүртгэх дохиог улаанаар, аяндаа задралын дохиог ногооноор тэмдэглэв. Жишээлбэл, гурван үйл явдлын аль нэгний хувьд задралын гинжин хэлхээний бүх 7 дохионы байрлалын координат (мм-ээр) R →α 1 → α 2 → α 3 → α 4 → α 5 → SF № 4 зурваст бүртгэгдсэн. Доод зураг нь Z = 111, N = 161 ба Z = 115, N = 173 цөмийн задралын гинжийг харуулж байна. Хагас задралын хугацаа нь өөр өөр цөмийн хэсгүүдийг дүрсэлсэн контурын шугамууд ( янз бүрийн зэрэгбүдэгрэх) - микроскопийн онолын таамаглал.

Юуны өмнө, хоёр тохиолдолд цөмийн хагас задралын хугацаа нь онолын таамаглалтай сайн тохирч байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. 288 115 изотоп нь нейтрон бүрхүүлээс N = 184 зайд 11 нейтрон зайд байгаа хэдий ч элементийн 115 ба 113 изотопууд харьцангуй урт наслалттай байдаг (Т 1/2 ~ 0.1 сек ба 0.5 сек).
Таван альфа задралын дараа элементийн 105-р изотоп үүсдэг - N = 163-тай dubnium (Db) бөгөөд түүний тогтвортой байдлыг өөр хаалттай бүрхүүл N = 162 тодорхойлно. Энэ бүрхүүлийн хүч чадал нь бие биенээсээ ердөө 8 нейтроноор ялгаатай хоёр Db изотопын хагас задралын асар их ялгаагаар нотлогддог. Бүтэц (цөмийн бүрхүүл) байхгүй тохиолдолд 105 ÷ 115 элементийн бүх изотопууд ~ 10-19 секундын дотор аяндаа хуваагдах ёстой гэдгийг дахин анхаарна уу.

(химийн туршилт)

Дээр тайлбарласан жишээнд 115-р элементийн задралын гинжин хэлхээг хаадаг 268 Db урт наслалт изотопын шинж чанарууд бие даасан сонирхолтой байдаг.
Тогтмол хуулийн дагуу 105-р элемент нь V эгнээнд байна. Энэ нь 7-р зурагнаас харахад ниоби (Nb) ба тантал (Ta)-ийн химийн гомолог бөгөөд бүх хөнгөн элементүүдээс химийн шинж чанараараа ялгаатай - актинидүүд (Z = 90 ÷ 103) D.I-д тусдаа бүлгийг төлөөлдөг. Менделеев. Хагас задралын хугацаа урт тул 105-р элементийн энэ изотопыг бүх урвалын бүтээгдэхүүнээс салгаж болно. радиохимийн аргадараа нь түүний задралыг хэмжих - аяндаа хуваагдах. Энэхүү туршилт нь эцсийн цөмийн атомын дугаар (Z = 105) болон 115-р элементийн дараалсан альфа задралд үүссэн бүх нуклидуудыг бие даасан тодорхойлох боломжийг олгодог.
Химийн туршилтанд эргүүлэх тусгаарлагчийг ашиглах шаардлагагүй. Урвалын бүтээгдэхүүнийг атомын дугаараар нь ялгах нь химийн шинж чанарын ялгаан дээр үндэслэсэн аргаар явагддаг. Тиймээс энд илүү хялбаршуулсан техникийг ашигласан. Зорилтот газраас зугтаж буй урвалын бүтээгдэхүүнийг 3-4 микрон гүнд хөдөлгөх замд байрлуулсан зэс коллектор руу оруулав. Цацрагаар 20-30 цагийн дараа цуглуулгыг уусгана. Уусмалаас трансактиноидын хэсэг буюу Z>104 элементүүдийг ялгаж авсан бөгөөд энэ фракцаас 5-р цувралын элементүүд - Db, тэдгээрийн химийн гомологууд Nb ба Ta дагалддаг. Сүүлийнх нь химийн аргаар ялгахын өмнө уусмалд "маркер" болгон нэмсэн. Db агуулсан уусмалын дуслыг нимгэн субстрат дээр байрлуулж, хатааж, дараа нь хоёр хагас дамжуулагч детекторын хооронд байрлуулсан бөгөөд тэдгээр нь аяндаа хуваагдсан хэсгүүдийг бүртгэсэн. Бүхэл бүтэн угсралтыг ээлжлэн нейтрон детекторт байрлуулсан бөгөөд энэ нь Db цөмийн хуваагдлын үед фрагментуудаас ялгарах нейтроны тоог тодорхойлдог.
2004 оны 6-р сард 12 ижил туршилтыг явуулсан (С. Н. Дмитриев нар), үүнд Db-ийн аяндаа задралын 15 үйл явдал бүртгэгдсэн. Аяндаа хуваагдах Db хэсгүүд нь 235 МэВ орчим кинетик энергитэй байдаг ба хуваагдлын үйл явдал бүрт дунджаар 4 орчим нейтрон ялгардаг. Ийм шинж чанар нь нэлээд хүнд цөмийн аяндаа задрах шинж чанартай байдаг. 238 U-ийн хувьд эдгээр утгууд нь ойролцоогоор 170 МэВ ба 2 нейтрон байдаг гэдгийг санаарай.
Химийн туршилт нь физик туршилтын үр дүнг баталж байна: 115-р элементийн цөм нь дараалсан таван альфа задралын үр дүнд 243 Am + 48 Ca урвалд үүссэн: Z = 115 → 113 → 111 → 109 → 107 → 105 нь үнэндээ хар тугалга юм. Атомын дугаар 105-тай урт хугацааны аяндаа хуваагддаг цөм үүсэхэд. Эдгээр туршилтуудад 115-р элементийн альфа задралын үржлийн үржлийн хувьд атомын дугаар 113-тай, урьд нь үл мэдэгдэх өөр нэг элементийг нэгтгэсэн.

Зураг 7
115-р элементийн цацраг идэвхт шинж чанарыг судлах физик, химийн туршилтууд.
48 Ca + 243 At урвалд таван дараалсан физик тохируулгын тусламжтайгаар харуулав.
288 115 изотопын альфа задрал нь 105-р элементийн урт хугацааны изотопыг үүсгэдэг - 268 Дб.
аяндаа хоёр хэсэг болгон хуваагдана. Химийн туршилтаар 105 атомын дугаартай цөм нь аяндаа хуваагддаг болохыг тогтоожээ.

6. Том дүр зураг ба ирээдүй

243 Am + 48 Ca урвалаар олж авсан үр дүн нь онцгой тохиолдол биш юм. 112, 114, 116 элементийн изотопууд болох Z-тэгш нуклидын нийлэгжилтийн явцад бид Z = 104-110 хэмжээтэй бөөмийн аяндаа хуваагдлаар төгсдөг урт задралын гинжин хэлхээг ажигласан бөгөөд тэдгээрийн ашиглалтын хугацаа нь 104-110 секундын хооронд хэлбэлздэг. атомын дугаар ба цөмийн нейтроны найрлага ... Өнөөдрийг хүртэл Z = 104-118-тай 29 шинэ цөмийн задралын шинж чанарын талаархи мэдээллийг олж авсан; тэдгээрийг нуклидын газрын зураг дээр үзүүлэв (Зураг 8). Трансактиноидын бүсэд байрлах хамгийн хүнд цөмүүдийн шинж чанар, тэдгээрийн задралын төрөл, энерги, задралын хугацаа нь орчин үеийн онолын таамаглалтай сайн тохирч байна. Элементүүдийн ертөнцийг ихээхэн өргөжүүлдэг хэт хүнд цөмийн тогтвортой байдлын арлууд байдаг гэсэн таамаг анх удаа туршилтаар баталгаажсан бололтой.

Хэтийн төлөв

Одоо даалгавар бол шинэ элементүүдийн цөмийн болон атомын бүтцийг илүү нарийвчлан судлах явдал бөгөөд энэ нь юуны түрүүнд хүссэн урвалын бүтээгдэхүүний гарц багатай холбоотой маш их асуудал үүсгэдэг. Хэт хүнд элементийн атомын тоог нэмэгдүүлэхийн тулд 48 Ca ионы цацрагийн эрчмийг нэмэгдүүлж, үр ашгийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. физик техник... Хурдасгуурын технологийн хамгийн сүүлийн үеийн дэвшлийг ашиглан ойрын жилүүдэд хийхээр төлөвлөж буй хүнд ионы хурдасгуурыг шинэчлэх нь ионы цацрагийн эрчмийг 5 дахин нэмэгдүүлэх боломжийг олгоно. Хоёр дахь хэсгийн шийдэл нь туршилтуудын дизайныг эрс өөрчлөхийг шаарддаг; үүнийг хэт хүнд элементүүдийн шинж чанарт суурилсан туршилтын шинэ техникийг бий болгоход олж болно.

Зураг 8
Хүнд ба хэт хүнд элементүүдийн нуклидын зураг.
Янз бүрийн хайлуулах урвалд тохирсон зууван хэлбэрийн цөмийн хувьд (зураг дээр харуулав) ялгарсан альфа хэсгүүдийн хагас задралын хугацаа ба энергийг (шар дөрвөлжин) харуулав. Өгөгдлийг танилцуулж байна тойм зурагцөмийн бүрхүүлийн нөлөөгөөр цөмийг холбох энергийн нөлөөгөөр бүс нутгийг тусгаарлах. Цөмийн бүтэц байхгүй тохиолдолд талбай бүхэлдээ цагаан өнгөтэй болно. Харанхуй болох тусам бүрхүүлийн нөлөө нэмэгддэг. Хоёр зэргэлдээ бүс нь зөвхөн 1 МэВ-ээр ялгаатай. Гэсэн хэдий ч энэ нь аяндаа хуваагдах цөмийн тогтвортой байдлыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхэд хангалттай бөгөөд үүний үр дүнд протон ба нейтроны "шидэт" тооны ойролцоо байрлах нуклидууд ихэвчлэн альфа задралд ордог. Нөгөөтэйгүүр, 110 ба 112-р элементийн изотопуудад нейтроны тоо 8 атомын нэгжээр нэмэгдэх нь цөмийн альфа задралын үеийг 10 5 дахин ихэсгэхэд хүргэдэг.

Ашиглалтын суурилуулалтын үйл ажиллагааны зарчим - буцах цөмүүдийн кинематик тусгаарлагч (Зураг 5) нь янз бүрийн төрлийн урвалын кинематик шинж чанарын ялгаан дээр суурилдаг. Зорилтот цөм ба 48 Са-ийн нэгдлийн урвалын үр дүнд бидний сонирхож буй бүтээгдэхүүнүүд нь 40 МэВ орчим кинетик энергитэй ± 3 0 нарийхан өнцгийн конус хэлбэрээр урагшаа чиглүүлэн зорилтот хэсгээс гадагшилдаг. Эдгээр параметрүүдийг харгалзан буцах цөмүүдийн траекторийг хязгаарласнаар бид ионы цацрагаас бараг бүрэн салж, урвалын дайвар бүтээгдэхүүний дэвсгэрийг 10 4 ÷ 10 6 дахин дарж, 40 орчим хувийн үр ашигтайгаар шинэ элементийн атомыг дамжуулдаг. детекторыг 1 микросекундын дотор. Өөрөөр хэлбэл, урвалын бүтээгдэхүүнийг салгах нь "ялаа" явагддаг.

Зураг 8 MASHA суулгах
Дээд талын зураг нь тусгаарлагчийн диаграмм ба түүний ажиллах зарчмыг харуулж байна. Зорилтот давхаргаас хөөгдсөн буцах цөмүүд хэдэн микрометрийн гүнд бал чулуу цуглуулагчаар зогсдог. Үр дагавараас өндөр температурТэд ионы эх үүсвэрийн камерт тархаж, плазмаас сугалж, цахилгаан талбараар хурдасч, детектор руу шилжих үед соронзон орны массаар шинжлэгддэг. Энэ загварт атомын массыг 1/3000 нарийвчлалтайгаар тодорхойлж болно. Доод зураг харуулж байна ерөнхий хэлбэрсуурилуулалт.

Гэхдээ угсралтын өндөр сонгомол чанарыг олж авахын тулд кинематик параметрүүдийг "т рхэцэх" биш, харин хөдлөх өнцөг ба буцах цөмийн энергийг хадгалах нь чухал юм. Ийм учраас зорилтот давхаргыг 0.3 микрометрээс ихгүй зузаантай ашиглах шаардлагатай байдаг - энэ нь өгөгдсөн масстай хэт хүнд цөмийн үр дүнтэй ургац авах шаардлагатай хэмжээнээс гурав дахин бага, эсвэл 5-6 дахин бага байх ёстой. Энэ нь массын зэргэлдээ өгөгдсөн элементийн хоёр изотопын нийлэгжилтэд хүргэдэг. Нэмж дурдахад, хэт хүнд элементийн изотопуудын массын талаархи мэдээллийг олж авахын тулд 48 Ca ионы цацрагийн янз бүрийн энергийн хэмжилтийг давтан хийх, урт, шаргуу цуврал туршилт хийх шаардлагатай.
Үүний зэрэгцээ, бидний хийсэн туршилтаас харахад хэт хүнд элементүүдийн нийлэгжсэн атомуудын хагас задралын хугацаа нь кинематик тусгаарлагчийн хурдаас хамаагүй өндөр байдаг. Тиймээс олон тохиолдолд ийм богино хугацаанд урвалын бүтээгдэхүүнийг салгах шаардлагагүй байдаг. Дараа нь угсралтын үйл ажиллагааны зарчмыг өөрчилж, урвалын бүтээгдэхүүнийг хэд хэдэн үе шаттайгаар салгах боломжтой.
Шинэ суурилуулалтын диаграммыг 9-р зурагт үзүүлэв. Буцах цөмийг 2000 0 С-ийн температурт халаасан коллекторт суулгасны дараа атомууд ионы эх үүсвэрийн плазм руу тархаж, плазмд q = 1 + цэнэг хүртэл ионжиж, эх үүсвэрээс цахилгаан талбараар татагдана. тусгай профилын соронзон орон дахь массаар тусгаарлагдаж, эцэст нь фокусын хавтгайд байрлах детекторуудаар (муудлын төрлөөс хамааран) бүртгэгддэг. Бүх процедур нь үүнээс хамааран секундын аравны нэгээс хэдэн секунд хүртэл үргэлжлэх боломжтой температурын горимуудболон физик, химийн шинж чанартусгаарлагдсан атомууд. Кинематик тусгаарлагчийн хурдыг өгч, шинэ суурилуулалт - MASHA (товчлол бүтэн нэр Супер хүнд атомын массын анализатор) - ажлын үр ашгийг 10 дахин нэмэгдүүлж, ялзралын шинж чанараас гадна хэт хүнд цөмийн массыг шууд хэмжих боломжийг олгоно.
Москва мужийн захирагч Б.В.-ийн олгосон буцалтгүй тусламжийн ачаар. Громов энэхүү суурилуулалтыг бий болгохын тулд үүнийг боловсруулж, үйлдвэрлэсэн богино хугацаа- 2 жилийн дараа шалгагдаж, ажиллахад бэлэн болсон. Хурдасгуурыг сэргээн засварласны дараа МАСНА-г суурилуулснаар . Бид шинэ нуклидын шинж чанарын судалгааг нэлээд өргөжүүлж, илүү хүнд элементүүдийн талбарт шилжихийг хичээх болно.

(байгалийн хэт хүнд элементүүдийг хайх)

Хэт хүнд элементүүдийн асуудлын нөгөө тал нь урт насалдаг нуклидын үйлдвэрлэлтэй холбоотой юм. Дээр дурдсан туршилтаар бид зөвхөн "арлын" захад хүрч, дээшээ эгц өгсүүрийг олж мэдсэн боловч түүний оройноос хол байгаа бөгөөд цөм нь хэдэн мянган, магадгүй сая сая жил амьдрах боломжтой хэвээр байна. N = 184 бүрхүүлд ойртохын тулд нийлэгжсэн цөмд хангалттай нейтрон байхгүй. Өнөөдөр энэ нь боломжгүй зүйл юм - ийм нейтрон ихтэй нуклидыг олж авах боломжтой тийм урвал байхгүй байна. Магадгүй, алс ирээдүйд физикчид 48 Са-аас илүү нейтронтой цацраг идэвхт ионуудын эрчимтэй цацрагийг ашиглах боломжтой болно. Ийм хурдасгуурын аварга компаниудыг бий болгоход шаардагдах зардлыг хөндөөгүй ч ийм төслүүд одоо өргөн хүрээнд яригдаж байна.

Гэсэн хэдий ч та энэ асуудалд нөгөө талаас хандахыг оролдож болно.

Хэрэв бид хамгийн урт насалдаг хэт хүнд цөмүүдийн хагас задралын хугацаа 10 5 ÷ 10 6 жил байна гэж үзвэл (энэ нь онолын таамаглалаас тийм ч их ялгаатай биш бөгөөд энэ нь мөн тодорхой нарийвчлалтай тооцооллыг гаргадаг) юм. Тэдгээрийг сансрын туяанаас илрүүлэх боломжтой - Орчлон ертөнцийн бусад залуу гаригууд дээр үүсэх элементүүдийн гэрчүүд. Хэрэв бид "урт элэгний" хагас задралын хугацаа хэдэн арван сая жил ба түүнээс дээш байж болно гэсэн илүү хүчтэй таамаглал дэвшүүлбэл тэдгээр нь элементүүд үүссэн үеэс эхлэн маш бага хэмжээгээр хадгалагдан үлдсэн дэлхий дээр байж болно. нарны аймагт өнөөг хүртэл .
Боломжит нэр дэвшигчдийн дунд бид цөм нь 180 орчим нейтрон агуулсан 108-р элементийн (Hs) изотопуудыг илүүд үздэг. Богино хугацааны изотоп 269 Hs (T 1/2 ~ 9 сек) дээр хийсэн химийн туршилтууд нь 108-р элемент нь Үеийн хуулийн дагуу 76-р элементийн химийн гомолог болох осми (Os) болохыг харуулсан.

Зураг 10
108 элементийн задралын үед аяндаа үүссэн цөмийн задралаас үүссэн нейтрон тэсрэлтийг бүртгэх суурилуулалт. (Францын Модан дахь газар доорх лаборатори)

Дараа нь металл осмийн дээж нь маш бага хэмжээгээр 108 Eka (Os) элемент агуулж болно. Осми дахь Эка (Os) байгаа эсэхийг түүний цацраг идэвхт задралаар тодорхойлж болно. Хэт хүнд урт элэг нь аяндаа хуваагдах эсвэл хөнгөн, богино настай охин эсвэл ач охины альфа эсвэл бета задралын (цөмийн нейтроны аль нэг нь протон болж хувирдаг цацраг идэвхт хувирлын нэг төрөл) дараа аяндаа хуваагдах болно. цөм. Тиймээс эхний шатанд осмийн дээжийн аяндаа задрах ховор тохиолдлуудыг бүртгэх туршилт хийх боломжтой. Ийм туршилтыг бэлтгэж байна. Хэмжилт энэ оны сүүлээр эхлэх бөгөөд 1-1.5 жил үргэлжилнэ. Хэт хүнд цөмийн задрал нь аяндаа хуваагдах үед үүсэх нейтроны тэсрэлтээр тодорхойлогдоно. Суурилуулалтыг сансрын туяанаас үүссэн нейтроны дэвсгэрээс хамгаалахын тулд Францыг Италитай холбосон хонгилын дунд Альпийн нурууны доор байрлах газар доорхи лабораторид 4000 метрийн давхаргатай тэнцэх гүнд хэмжилт хийнэ. устай тэнцэх.
Хэрэв хэмжилтийн жилийн хугацаанд ядаж нэг удаа хэт хүнд цөмийн аяндаа хуваагдах үзэгдэл ажиглагдвал энэ нь Os- дээж дэх 108 элементийн концентраци 5 орчим байх болно. × 10-15 г / г., Түүний хагас задралын хугацааг 10 9 жил гэж үзвэл. Ийм бага утга нь дэлхийн царцдас дахь ураны агууламжийн ердөө 10 -16-тай тэнцэх юм.
Туршилтын хэт өндөр мэдрэмжтэй хэдий ч реликт, хэт хүнд нуклидыг илрүүлэх боломж бага байна. Гэхдээ аливаа шинжлэх ухааны эрэл хайгуулд үргэлж багахан боломж байдаг ... Үр нөлөө дутмаг элэгний хагас задралын дээд хязгаарыг T 1/2 түвшинд өгнө. ≤ 3× 10 7 настай. Энэ нь тийм ч гайхалтай биш боловч хэт хүнд элементүүдийн тогтвортой байдлын шинэ бүс дэх цөмийн шинж чанарыг ойлгоход чухал юм.

Кулон саадын ойролцоох криптон ионуудын энергийн үед 118-р элемент үүсэх гурван тохиолдол ажиглагдсан. 293 118 цөмийг цахиур детекторт суулгаж, 269 Sg изотопоор төгссөн 6 дараалсан α задралын гинжийг ажиглав. 118-р элемент үүсэх хөндлөн огтлол нь ~ 2 пикобарн байв. 293 118 изотопын хагас задралын хугацаа 120 мс байна. Зураг дээр. 3-т 293 118 изотопын дараалсан α задралын гинжийг харуулсан ба α задралын үр дүнд үүссэн охин бөөмийн хагас задралын хугацааг харуулав.

Хэт хүнд цөмийн задралын шинж чанарыг янз бүрийн онолын загварт үндэслэн тооцоолсон. Эдгээр тооцооллын аль нэгний үр дүнг Зураг дээр үзүүлэв. 4. Бүр тэгш хэт хүнд цөмийн хагас задралын хугацаа нь аяндаа хуваагдах (a), α-зарах (b), β задрал (c) болон задралын бүх боломжит процессуудад (d) хамаарахаар өгөгдсөн. Аяндаа хуваагдлын хувьд хамгийн тогтвортой цөм (Зураг 4а) нь Z = 114 ба N = 184 цөм юм. Түүний хувьд аяндаа задралын хагас задралын хугацаа ~ 10 16 жил байна. Хамгийн тогтвортой нь 6-8 нейтроноор ялгаатай 114-р элементийн изотопуудын хувьд хагас задралын хугацаа 10-15 баллын дарааллаар буурдаг. α задралын хагас задралын хугацааг Зураг дээр үзүүлэв. 4б. Хамгийн тогтвортой цөм нь Z бүсэд байрладаг< 114 и N = 184 (T 1/2 = 10 15 лет). Для изотопа 298 114 период полураспада составляет около 10 лет.

β задралын хувьд тогтвортой цөмүүдийг Зураг дээр үзүүлэв. 4 хар цэгүүд. Зураг дээр. 4d нийт хагас задралын хугацааг харуулав. Төвийн контур дотор байрлах тэгш-тэгш цөмүүдийн хувьд тэдгээр нь ~ 10 5 жил байна. Ийнхүү бүх төрлийн задралыг тооцсоны дараа Z = 110 ба N = 184-ийн ойролцоох цөмүүд "тогтвортой байдлын арал" үүсгэдэг. 294 110 цөмийн хагас задралын хугацаа 10 9 жил орчим байдаг. Z-ийн утга ба бүрхүүлийн загвараар таамагласан шидэт тоо 114-ийн хоорондох ялгаа нь хуваагдал (Z = 114-тэй цөм нь хамгийн тогтвортой байдаг) ба α задрал (ямар цөмтэй холбоотой) хоорондын өрсөлдөөнтэй холбоотой юм. доод Z тогтвортой байна). Тэгш сондгой, тэгш сондгой бөөмүүдийн хувьд хагас задралын хугацаа нь α задрал ба аяндаа задралын үед нэмэгдэж, β задралын хувьд буурдаг. Дээрх тооцоолол нь тооцоололд ашигласан параметрүүдээс ихээхэн хамаардаг бөгөөд зөвхөн туршилтаар илрүүлэхэд хангалттай урт наслалттай хэт хүнд цөм оршин тогтнох боломжийн шинж тэмдэг гэж үзэж болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Хэт хүнд цөмийн тэнцвэрт хэлбэр ба тэдгээрийн хагас задралын өөр нэг тооцооны үр дүнг Зураг дээр үзүүлэв. 5, 11.11. Зураг дээр. 11.10-д Z = 104-120 цөмийн нейтрон ба протоны тооноос тэнцвэрийн омгийн энергийн хамаарлыг харуулав. Деформацийн энерги нь тэнцвэрт болон бөмбөрцөг хэлбэрийн цөмийн энергийн ялгаагаар тодорхойлогддог. Эдгээр өгөгдлөөс Z = 114 ба N = 184 мужуудад үндсэн төлөвт бөмбөрцөг хэлбэртэй цөм байх ёстойг харж болно. Өнөөдрийг хүртэл нээгдсэн бүх хэт хүнд цөмүүд (5-р зурагт харанхуй ромбоор харуулсан) гажигтай байдаг. Нээлттэй ромбууд нь β задралын хувьд тогтвортой цөмүүдийг харуулдаг. Эдгээр цөм нь α задрал эсвэл задралын үр дүнд задрах ёстой. Үндсэн задралын суваг нь альфа задрал байх ёстой.

β-тогтвортой изотопуудын хагас задралын хугацааг Зураг дээр үзүүлэв. 6. Эдгээр таамаглалаас үзэхэд ихэнх бөөмүүдийн хагас задралын хугацаа нь аль хэдийн нээгдсэн хэт хүнд цөмийн (0.1-1 мс)-ээс хамаагүй урт байх төлөвтэй байна. Жишээлбэл, 292 110 цөмд ~ 51 жил амьдрах хугацаа таамаглаж байна.
Ийнхүү орчин үеийн микроскопийн тооцоогоор N=184 нейтроны ид шидийн тоо ойртох тусам хэт хүнд цөмийн тогтвортой байдал эрс нэмэгддэг.Саяхныг хүртэл Z=112 элементийн цорын ганц изотоп нь 277 112 изотоп байсан бөгөөд энэ нь хагас ашиглалтын хугацаа 0.24 мс. Илүү хүнд изотоп 283 112 нь хүйтэн хайлуулах урвалын 48 Ca + 238 U-д нийлэгжсэн. Цацрагийн хугацаа 25 хоног байв. Зорилтот дээрх 48 Ca ионы нийт тоо 3.5 × 10 18 байна. Үүссэн изотоп 283 112 аяндаа хуваагдсан гэж тайлбарласан хоёр тохиолдол бүртгэгдсэн. Энэхүү шинэ изотопын хагас задралын хувьд T 1/2 = 81 сек гэсэн тооцоог гаргажээ. Тиймээс 283 112 изотоп дахь нейтроны тоо 277 112 изотоптой харьцуулахад 6 нэгжээр нэмэгдэх нь амьдрах хугацааг 5 баллын дарааллаар нэмэгдүүлдэг болохыг харж болно.

Зураг дээр. 7-д янз бүрийн онолын загваруудын таамаглалтай харьцуулахад seaborgium изотопын Sg (Z = 106) хэмжсэн ашиглалтын хугацааг харуулав. N = 162 изотопын ашиглалтын хугацаатай харьцуулахад N = 164 изотопын ашиглалтын хугацаа бараг л дарааллаар буурсан нь анхаарал татаж байна.
Тогтвортой байдлын арал руу ойртох арга нь 76 Ge + 208 Pb урвалд хүрч болно. Хэт хүнд бараг бөмбөрцөг хэлбэртэй цөм нь хайлуулах урвалын үр дүнд үүсч, дараа нь γ-квант эсвэл нэг нейтрон ялгардаг. Тооцооллын дагуу үүссэн 284 114 цөм нь ~ 1 мс хагас задралын хугацаатай альфа бөөмсийн ялгаралтаар ялзрах ёстой. N = 162 бүс дэх бүрхүүлийн дүүргэлтийн талаарх нэмэлт мэдээллийг 271 108 ба 267 106 бөөмийн α задралыг судлах замаар олж авч болно. Эдгээр цөмүүдийн хагас задралын хугацаа 1 минут байна. ба 1 цаг. 263 106, 262 107, 205 108, 271.273 110 цөмд изомеризм үүсэх төлөвтэй байгаа бөгөөд үүний шалтгаан нь N = 162 мужид хэв гажилттай цөмүүдийн хувьд j = 1/2 ба j = 13/2 дэд бүрхүүлийг дүүргэх явдал юм. газрын төлөв.

Зураг дээр. 8-д 50 Ti ба 56 Fe ионуудыг 208 Pb зорилтот цөмтэй нэгтгэх урвалын Rf (Z = 104) ба Hs (Z = 108) элементүүдийг үүсгэх туршилтаар хэмжсэн өдөөх функцуудыг харуулав.
Үүссэн нийлмэл цөм нь нэг юмуу хоёр нейтроны ялгаралтаар хөргөнө. Хүнд ионы хайлуулах урвалын өдөөх функцүүдийн талаархи мэдээлэл нь хэт хүнд цөмийг үйлдвэрлэхэд онцгой ач холбогдолтой юм. Хүнд ионы хайлуулах урвалын үед Кулоны хүч ба гадаргуугийн хурцадмал байдлын хүчийг нарийн тэнцвэржүүлэх шаардлагатай. Хэрэв ослын ионы энерги хангалттай том биш бол хоёртын цөмийн системийг нэгтгэхэд хамгийн ойрын зай нь хангалтгүй байх болно. Хэрэв тохиолдсон бөөмийн энерги хэт том бол үүссэн систем нь их хэмжээний өдөөх энергитэй байх бөгөөд өндөр магадлалтайгаар хэсэг хэсгүүдэд хуваагдана. Нэгдэх нь мөргөлдөж буй бөөмсийн эрчим хүчний нэлээд нарийхан мужид үр дүнтэй явагддаг.

Хамгийн бага тооны нейтрон (1-2) ялгаруулдаг нэгдэх урвалууд нь ялангуяа сонирхолтой байдаг. синтезжүүлсэн хэт хүнд цөмд хамгийн их N / Z харьцаатай байх нь зүйтэй. Зураг дээр. 9 нь урвал дахь бөөмүүдийн нэгдэх потенциалыг харуулж байна
64 Ni + 208 Pb 272 110. Хамгийн энгийн тооцооллоос харахад цөмийн хайлуулах туннелийн нөлөөний магадлал ~ 10 -21 байгаа нь ажиглагдсан хөндлөн огтлолоос хамаагүй бага байна. Үүнийг дараах байдлаар тайлбарлаж болно. Цөмийн төвүүдийн хооронд 14 фм-ийн зайд 236.2 МэВ анхны кинетик энерги нь Кулоны потенциалаар бүрэн нөхөгддөг. Энэ зайд зөвхөн цөмийн гадаргуу дээр байрлах нуклонууд л шүргэлцдэг. Эдгээр нуклонуудын энерги бага байдаг. Иймээс нуклонууд буюу хос нуклонууд нэг цөм дэх тойрог замаас гарч, түнш цөмийн чөлөөт төлөвт шилжих магадлал өндөр байдаг. Хар тугалга 208 Pb-ийн давхар шидэт изотопыг бай болгон ашиглах үед сумны цөмөөс нуклонуудыг зорилтот цөм рүү шилжүүлэх нь онцгой анхаарал татдаг. 208 Pb-д h 11/2 протоны дэд бүрхүүл, h 9/2 ба i 13/2 нейтроны дэд бүрхүүлүүд дүүрсэн байна. Эхлээд протоны шилжүүлгийг протон-протоны таталцлын хүчээр, харин h 9/2 дэд бүрхүүлийг дүүргэсний дараа протон-нейтроны таталцлын хүчээр өдөөгддөг. Үүний нэгэн адил нейтронууд чөлөөт i 11/2 дэд бүрхүүл рүү шилжиж, аль хэдийн дүүргэсэн i 13/2 дэд бүрхүүлийн нейтронуудад татагддаг. Хослолын энерги, том тойрог замын өнцгийн импульсийн улмаас хос нуклон шилжих нь нэг нуклон шилжихээс илүү өндөр магадлалтай байдаг. 64 Ni 208 Pb-ээс хоёр протоныг шилжүүлсний дараа Кулоны саад 14 МэВ-ээр буурч, энэ нь харилцан үйлчлэлцэж буй ионуудын нягт холбоо, нуклон дамжуулах үйл явцыг үргэлжлүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг.
Бүтээлд [V.V. Волков. Гүн уян хатан бус дамжуулалтын цөмийн урвалууд. М.Энергоиздат, 1982; V.V. Волков. Изв. ЗХУ-ын ШУА, цуврал физич., 1986 боть 50 х. 1879] хайлуулах урвалын механизмыг нарийвчлан судалсан. Баривчлах шатанд аль хэдийн тохиолдсон бөөмийн кинетик энергийг бүрэн устгасны дараа хоёртын цөмийн систем үүсч, аль нэг цөмийн нуклонууд нь бүрхүүлээр аажмаар нөгөө цөмд шилждэг болохыг харуулж байна. Өөрөөр хэлбэл, бөөмийн бүрхүүлийн бүтэц нь нийлмэл цөм үүсэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү загварын үндсэн дээр нийлмэл цөмийн өдөөх энерги болон хүйтэн хайлуулах урвалын үед 102-112 элемент үүсэх хөндлөн огтлолыг нэлээд сайн дүрслэх боломжтой болсон.
Лабораторид цөмийн урвалуудтэд. Г.Н. Z = 114 элемент бүхий Флерова (Дубна) нийлэгжсэн.Урвалыг ашигласан

289 114 цөмийг α задралын гинжээр тодорхойлсон. Изотопын хагас задралын туршилтын тооцоогоор 289 114 ~ 30 секунд байна. Хүлээн авсан үр дүн нь өмнө нь хийсэн тооцоололтой сайн тохирч байна.
48 Cu + 244 Pu урвалын 114 элементийн нийлэгжилтэнд гурван нейтроны ууршилттай сувгаар хамгийн их гарцыг олж авдаг. Энэ тохиолдолд 289 114 нийлмэл цөмийн өдөөх энерги 35 МэВ байв.
Урвалын явцад үүссэн 296 116 цөмтэй үүсэх задралын онолын хувьд урьдчилан таамагласан дарааллыг 10-р зурагт үзүүлэв.

Цагаан будаа. 10. Цөмийн задралын схем 296 116

296 116 цөм нь дөрвөн нейтроны ялгаруулалтаар хөргөж, 292 116 изотоп болж хувирдаг ба дараа нь хоёр дараалсан электрон барьж авсны үр дүнд 5%-ийн магадлалтайгаар 292 114 изотоп болж хувирдаг. α-ийн үр дүнд -задрал (T 1/2 = 85 хоног), изотоп 292 114 нь 288 112 изотоп болж хувирдаг. Мөн сувгаар дамжин 288 112 изотоп үүсдэг.

Хоёр гинжээс үүссэн эцсийн цөм 288 112 нь хагас задралын хугацаа нь 1 цаг орчим бөгөөд аяндаа задралын үр дүнд ялзардаг. Ойролцоогоор 10%-ийн магадлалтайгаар 284 112 изотопын α задралын үр дүнд 284 112 изотоп үүсэх боломжтой. Дээрх хугацаа болон задралын сувгийг тооцоогоор гаргаж авсан.
Хүнд ионуудтай урвалд хэт хүнд элемент үүсэх янз бүрийн боломжуудыг шинжлэхдээ дараахь нөхцөл байдлыг харгалзан үзэх шаардлагатай.

1. Нейтроны тоог протоны тоонд хангалттай хэмжээгээр харьцуулсан цөмийг бий болгох шаардлагатай. Тиймээс том N / Z бүхий хүнд ионуудыг ослын бөөмс болгон сонгох хэрэгтэй.
2. Үүссэн нийлмэл цөм нь өдөөлтийн энерги багатай, өнцгийн импульс багатай байх шаардлагатай, эс тэгвээс хуваагдлын саадны үр дүнтэй өндөр буурах болно.
3. Үүссэн цөм нь бөмбөрцөг хэлбэртэй ойролцоо хэлбэртэй байх шаардлагатай, учир нь жижиг деформаци ч гэсэн хэт хүнд цөмийг хурдан задлахад хүргэдэг.

238 U + 238 U, 238 U + 248 См, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es төрлийн урвалууд нь хэт хүнд цөм үүсгэх маш ирээдүйтэй арга юм. Зураг дээр. 248 Cm, 249 Cf, 254 Es-ийн хурдасгасан 238 U ион бүхий объектуудыг цацрагаар цацахад трансуран элемент үүсэх тооцоолсон хөндлөн огтлолыг 11-р зурагт үзүүлэв. Эдгээр урвалуудад Z> 100-тай элемент үүсэх хөндлөн огтлолын эхний үр дүнг аль хэдийн олж авсан. Судалгаанд хамрагдаж буй урвалын гарцыг нэмэгдүүлэхийн тулд зорилтот хэсгүүдийн зузааныг сонгосон бөгөөд ингэснээр урвалын бүтээгдэхүүнүүд нь задралд үлдэх болно. зорилтот. Цацрагийн дараа бие даасан химийн элементүүдийг зорилтот хэсгээс тусгаарлав. Олж авсан дээжинд α задралын бүтээгдэхүүн болон хуваагдлын хэсгүүдийг хэдэн сарын турш бүртгэсэн. Түргэвчилсэн ураны ионоор олж авсан мэдээлэл нь хөнгөн бөмбөгдөлт ионуудтай харьцуулахад хүнд трансуран элементийн гарц нэмэгдсэнийг тодорхой харуулж байна. Энэ баримт нь хэт хүнд цөмийн синтезийн асуудлыг шийдвэрлэхэд маш чухал юм. Харгалзах зорилтуудтай ажиллахад бэрхшээлтэй байгаа хэдий ч том Z руу чиглэсэн ахиц дэвшлийн таамаглал нэлээд өөдрөг харагдаж байна.

Сүүлийн жилүүдэд хэт хүнд цөмд гарсан дэвшил үнэхээр гайхалтай байлаа. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл тогтвортой байдлын арал олох гэсэн бүх оролдлого амжилтад хүрээгүй байна. Түүнийг эрэн хайх ажиллагаа эрчимтэй үргэлжилж байна.

Питер Армбрустер, Готфрид Мунзерберг

Нарийн квант механик нөлөө нь байгалийн цөмөөс хамаагүй хүнд цөмийг тогтворжуулдаг. Туршилтчид ийм хэт хүнд элементүүдийг хэрхэн хамгийн сайн нийлэгжүүлэх талаар дахин бодох хэрэгтэй болсон.

үедСүүлийн 20 жилийн хугацаанд дэлхийн олон оронд хэт хүнд элементүүдийг олж авах асуудал физикчдийн анхаарлыг татсаар ирсэн. Дармштадт дахь Хүнд ионы судалгааны хүрээлэнгийн (HSI) бид 107, 108, 109-р элементийн цөмүүдийг нэгтгэснээр тодорхой амжилтанд хүрч чадсан. Эдгээр цөмүүд нь 106-р протоны цаана байрладаг бөгөөд энэ нь урьд өмнө хэрэглэж байсан аргуудын хязгаарыг харуулж байна. хүнд элементүүдийг олж авах, тодорхойлох ...

Цөмийн массын туршилтын хэмжилт ба онолын шинжилгээЭдгээр шинэ элементүүдийн тогтвортой байдал нь хөнгөн цөмийн тогтвортой байдлыг тодорхойлдог макроскоп шинж чанараас бус харин тэдгээрийн протон ба нейтроны системийн бичил бүтэцтэй холбоотой болохыг харуулж байна. Гэсэн хэдий ч бид 60-аад оны сүүлчээр 114 хүртэлх элементүүд хүрэх боломжтой мэт санагдах үед тавьсан зорилгодоо хүрэхэд хэцүү хэвээр байгаа асуудлуудтай тулгарсан. Эдгээр бэрхшээлийг даван туулж, бид цөмийн бүтэц, цөмийн хайлуулах урвалын динамикийн судалгаанд ахиц дэвшил гаргасан.

Нуклеосинтез нь маш хол замыг туулсан эрт үебайгальд байхгүй элементүүдийг цөмийн реактороос олж авах үед. Физикчид зорилтот атомуудыг бөмбөгдөхийн тулд улам бүр хүнд хурдасгасан ионуудыг ашигласан. Энэхүү хөгжлийн сүүлчийн үе шат нь бөөмийн "хүйтэн хайлуулах" арга байсан бөгөөд энэ үед бөөмсийн масс болон бөмбөгдөлтийн энергийг нарийн тодорхойлох шаардлагатай бөгөөд ингэснээр шинээр үүссэн цөмийн өдөөлт нь хамгийн бага байх болно.

Бидний ажлын явцад хэт хүнд элементүүдийн нийлэгжилтийн талаархи бараг бүх анхны санааг өөрчлөх шаардлагатай болсон: 1966 онд нийлэгжүүлж болох элементүүдийн цөмүүд нь гажигтай, анесфер шинж чанартай байдаг. Нэгдэхийн тулд бид тогтвортой, өргөн тархсан элементүүдийг ашигласан. Байгаль, бөмбөрцөг цөм ба хурдасгасан ионуудын дундаж массыг хамгийн хүнд хиймэл цацраг идэвхт цөм ба үүний дагуу сонгосон гэрлийн хурдасгасан ионуудын оронд урьд нь таамаглаж байсан. Холимог хамгийн бага бөмбөгдөлтийн эрчим хүчээр, аль болох "зөөлөн", хэт их харилцан үйлчлэлийн энерги хэлбэрээр "харгис хүч" ашиглахгүйгээр явагдах ёстой бөгөөд энэ нь урьд өмнө нь нэгдэх процессыг дэмждэг гэж үздэг.

Синтезийн санаатрансуран элементүүд (атомын тоо 92-оос дээш) 30-аад онд үүссэн. 1934 онд Энрико Ферми бета задралын (нейтрон протон ба электрон болж задрах) дараа хар тугалга авахын тулд удаан нейтроноор таллийг бөмбөгдөв. Нейтроныг барьж, дараагийн бета задралын үр дүнд атомын тоо нь анхныхаасаа нэгээр их байсан элементүүд бий болсон.

1940 оноос 1950-иад оны дунд үе хүртэл нейтрон цацрагаар 93, 94, 99, 100-р элементүүдийг олж авсан.Ферми буюу 100-р элемент нь нейтрон барих, бета задралаар олж авах боломжтой цуврал элементүүдийн сүүлчийнх нь санамсаргүй тохиолдол биш юм. Ферми: түүний изотопуудын аль нь ч бета задралд ордоггүй. Мөн энэ хугацаанд альфа тоосонцортой цацраг туяагаар 95-аас 98, 101 хүртэлх элементүүдийг олж авсан. Энэ процесст хүнд цөм нь хоёр протон, хоёр нейтроныг шингээдэг; энэ тохиолдолд атомын тоо нэг дор хоёр нэгжээр нэмэгддэг. Бүх хүнд элементүүдийн нэгэн адил трансуран элементүүд нь протоноос илүү нейтрон агуулдаг; жишээлбэл, плутони (элемент 94) нь нийт 239 масстай 145 нейтрон агуулдаг; Хамгийн урт насалдаг ферми изотоп нь нийт 257 масстай 157 нейтронтой.

100-аас дээш тооны элементүүдийг олж авах байгалийн арга бол хамгийн хүнд элементийн цөмийг гелийээс илүү протон, нейтрон агуулсан хөнгөн элементийн цөмтэй нэгтгэх явдал юм. 99 хүртэлх элементүүдийг жинлэсэн макроскопийн хэмжээгээр нэгтгэх боломжтой байдаг. Беркли (АНУ), Дубна (ЗСБНХУ) хотод цөмийн нэгдэлд саад болох электростатик хүчийг даван туулахад хангалттай эрчим хүч бүхий хүнд ионуудыг үйлдвэрлэх хурдасгууруудыг барьсан. 1958-1974 оны хооронд хүнд ионуудын эдгээр хурдасгуурууд нь 102-аас 106 хүртэлх элементүүдийг нийлэгжүүлэх боломжийг олгосон. Эдгээр элементүүдийг нээхийн тэргүүлэх чиглэл, улмаар тэдгээрийг нэрлэх эрх нь маргаантай хэвээр байна.

Беркли, Дубнад амжилттай хэрэгжүүлсэн аргууд нь 100-аас илүү жинтэй элементүүдийг авахад үр дүнгүй болсон. Хэт хүнд элементүүдийг нийлэгжүүлэх нь яагаад ийм хэцүү байдаг, яагаад зарим нь ялангуяа тогтвортой байж болохыг ойлгохын тулд цөмүүд хэрхэн бүхэлдээ хадгалагдаж, задрах, янз бүрийн хүчний тэнцвэрт байдлыг олж мэдэх шаардлагатай. тэдгээрийн тогтвортой байдлыг тодорхойлох, масс нэмэгдэх тусам өөрчлөгддөг. Хөнгөн цөмийн хувьд үл тоомсорлож болох нөлөөлөл нь нийт тогтворгүй байдал болон харьцангуй хоорондын ялгааг тодорхойлдог. их цагхэт хүнд цөмийн амьдрал.

Бүх цөмд онцгой чухал зүйл бол протон ба нейтроныг хоёуланг нь татдаг хүчтэй цөмийн хүч ба протоныг түлхэж буй цахилгаан статик хүчний хоорондын хамаарал юм. Цөм нь хүнд байх тусам тэдгээр нь илүү их нейтрон агуулдаг бөгөөд энэ нь протонуудын хоорондох түлхэлтийн хүчний нөлөөллийг тодорхой хэмжээгээр нөхдөг. Гэсэн хэдий ч нуклонуудын хоорондох холбоо нь төмрийн хувьд хамгийн дээд хэмжээндээ (26 протон ба 30 нейтрон) хүрдэг бөгөөд энэ нь үечилсэн хүснэгтийн замын дөрөвний нэгээс бага хувьтай тэнцэж, дараа нь буурдаг.

Төмрөөс илүү хүнд ямар ч цөмийн хуваагдал нь энерги ялгарах ёстой боловч хар тугалгатай харьцуулахад бага масстай цөмүүдийг задлахад шаардагдах энерги маш их тул ийм урвалыг зөвхөн онцгой нөхцөлд л хийх боломжтой. Цөмүүд нь хар тугалгаас хүнд байдаг тул нуклонуудынхаа өчүүхэн хэсгийг ч ялгаруулж, илүү тогтвортой байдалд шилжиж чаддаг тул тогтворгүй байдаг. Байгалийн гаралтай тори, ураны изотопууд нь альфа тоосонцор ялгарах замаар үндсэндээ ялзардаг. Зөвхөн уран ба хүнд элементүүдэд өдөөгдөөгүй цөмүүд аяндаа хуваагдана.

Үндсэндээ атомын тоо (цөм дэх протоны тоо) нэмэгдэх тусам атомын цөмийн тогтворгүй байдал нэмэгддэг: хагас задралын хугацаа хэдэн мянган жилээс секундын сая нэг хүртэл буурдаг. Гэсэн хэдий ч цөмийн бүтцийн онолоос харахад өнөөг хүртэл олж авсан элементүүдээс арай илүү жинтэй элементүүд нь бага биш, харин илүү тогтвортой байх болно.

Нейтрон ба протоны тодорхой нэгдэл бүхий цөм нь ялангуяа өндөр холболтын энергитэй байдаг; гелий-4, хүчилтөрөгч-16, кальци-40, кальци-48, хар тугалга-208 нь хөрш зэргэлдээ элементүүдтэй харьцуулахад маш тогтвортой байдаг. Эдгээр том утгууд нь бүрхүүлийн бүтэцтэй холбоотой байдаг - цөмийн эргэн тойронд электронууд байдаг бүрхүүлүүдийн цөмийн эквивалент. Бүрэн дүүрсэн (хаалттай) бүрхүүл үүсгэдэг нуклонуудын тохиргоо нь ялангуяа тогтвортой байдаг. Хар тугалганы хувьд бүрхүүлийн бүтэц нь ямар ч бүтэцгүй, ижил тооны нейтрон, протонтой цөмийн дусалтай харьцуулахад 11 сая электрон вольтоор (MeV) цөмийн холболтын энергийг нэмэгдүүлдэг. 2 тэрбум эВ хүртэлх холболтын энергитэй ихэнх цөмийн хувьд ийм өсөлт харьцангуй бага байна. Гэсэн хэдий ч тогтвортой байдлын зааг дээр байдаг хамгийн хүнд элементүүдийн хувьд "бүрхүүл тогтворжилт" нь агшин зуурын задрал болон цөм харьцангуй удаан оршин тогтнох хооронд ялгаа үүсгэдэг.

Хаалттай нейтрон ба протоны бүрхүүлтэй цөм нь ялангуяа тогтвортой байдаг; хар тугалганы дараа ийм бүрхүүлүүд 114 протон, 184 нейтрон дээр гарч ирдэг. Хөнгөн цөмүүдийг холбох энергийг урьдчилан таамаглахад бүрхүүлийн онолын ололт амжилт нь 298-тай ойролцоо масстай цөмүүдийг маш хүчтэй тогтворжуулж, уран, торийн нэгэн адил харьцангуй тогтвортой элементүүдийн бүсийг бүрдүүлж чадна гэсэн итгэл найдварыг төрүүлсэн. Ийм бүрхүүлээр тогтворжсон хэт хүнд элементүүд нь уран-ториийн бүсийн элементүүдээс ялгаатай нь цөмийн бодисын нэгэн төрлийн дуслууд шиг тогтворгүй байх ёстой.

Бүрхүүлээр тогтворжсон хэт хүнд элементүүдийн эхнийх нь болох 107-р элементийн шинж чанар нь экаренитай тохирч байх ёстой гэж Ферми санал болгосон бөгөөд энэ таамаглалаас 47 жилийн дараа буюу 1981 онд Дармштадт хотод тогтоогдсон.

Дараа нь бид 108, 109-р элементүүдийг олж, тодорхойлсон. Тэдний холбох энергийн хэмжилтээс харахад бид хэт хүнд элементүүдийн бүсэд аль хэдийн орсон байна. Одоо бид илүү хүнд элементүүдийг олж авах хязгаарлалтыг судалж байна.

Хүнд элементүүдийн нийлэгжилтхайлуулах урвалын хувьд туршилт хийгчээс хайлуулалт явагддаггүй бөмбөгдөлтийн аргууд болон бүтээгдэхүүний цөмийг задлахад хүргэдэг аргуудыг харьцангуй тогтвортой байдалд үлдээхийн оронд "нарийн шугамыг туулах" шаардлагатай. Шинээр үүссэн цөмийн халаалтыг бууруулах нь хүнд байг харьцангуй хөнгөн ионоор бөмбөгдөхөөс бага масстай байг харьцангуй хүнд ионоор бөмбөгдөхөд шилжих хамгийн чухал шалтгаан юм (Шилжилтийг Ю.Ц.Оганесян ба Дубна дахь Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн хамтрагчид).

Жишээлбэл, хар тугалга-208 эсвэл висмут-209 нь хром-54 эсвэл төмөр-58-тай нэгдэх үед шинэ цөмийн өдөөх энерги нь 20 МэВ орчим байдаг. Үүний зэрэгцээ хүнд актинидын зорилтот объектуудыг (калифорни-249, беркелий-249 эсвэл куриум-248) нүүрстөрөгч-12, азот-15, эсвэл хүчилтөрөгч-18-тай нэгтгэх нь 45 МэВ орчим өдөөх энергид хүргэдэг.

Хөнгөн ионууд болон изактиноидын зорилтуудыг ашиглан үүссэн цөм нь дөрвөн нейтрон ялгаруулж хөргөнө. Үүний эсрэгээр, хар тугалга эсвэл висмут, хүнд ионуудаас үүссэн цөм нь зөвхөн нэг нейтрон ялгаруулж хөрдөг. Цөм нь нейтрон ялгаруулж хөргөх магадлал нь түүний задралын магадлалын хэдхэн хувьтай тэнцдэг тул хэт хүнд цөмийн эцсийн гарц нь нейтрон ялгаралтын цувааны үе шат бүрт мэдэгдэхүйц буурдаг. Нэг нейтроныг тайвшруулах механизм нь шинээр үүссэн цөмийг хадгалахад илүү тохиромжтой.

Харамсалтай нь хүйтэн хайлуулах нь бас сул талтай: энэ тохиолдолд хоёр цөмийн хоорондох электростатик түлхэлтийн хүч нь тэдгээрийн нэгдэхээс ихээхэн сэргийлдэг. Хоёр цөм бие биедээ ойртох үед тэдгээрийн кинетик энергийн нэг хэсэг нь мөргөлдөж буй бөөмүүдийн завсрын системийн өдөөх энерги болж хувирдаг тул хайлуулах саадыг даван туулахад ашиглагдах боломжгүй бөгөөд энэ нь эргээд нэгдэх магадлалыг бууруулдаг. Илүү хүнд ионуудыг ашиглан хүйтэн хайлуулах тохиолдолд хайлуулах сааданд ойртох, дамжин өнгөрөх явцад илүү их кинетик энерги хувирдаг бөгөөд энэ саадыг даван туулах магадлал нь хөнгөн ионууд болон хамгийн хүнд бай хоорондын урвалтай харьцуулахад буурдаг.

Хэрэв эдгээр алдагдлыг нөхөхийн тулд анхны энергийг нэмэгдүүлбэл өдөөх энерги нэмэгдэж, үүссэн цөмийн тоо багасна. Үүний үр дүнд зөвхөн 106-р элемент нь хүйтэн хайлуулах аргын давуу талыг харуулж байна.

Хүнд элементүүдийг үүсгэх хамгийн их хөндлөн огтлол нь эрчим хүчний нарийн хязгаарт байдаг - хайлуулах саадаас 5 МБ орчим өндөрт байгааг бид харуулсан.

байхадХэт хүнд цөмийг олж авах онол нь өөрөө маш сонирхолтой байж болох ч практик дээр энэ нь илүү төвөгтэй асуудал юм. Онолын тооцооллыг хурдасгуур болон байны загвартай хослуулах, мөн хэт хүнд цөмийг нийлэгжсэн даруйд нь бүртгэх детекторын системийг бий болгох шаардлагатай. 1960-аад оны сүүлээр хэт хүнд элементүүдийг олж авах санаа физикч, химичүүдийн төсөөллийг татахад Холбооны Бүгд Найрамдах Герман улсад хэн ч нуклеосинтез хийх туршлагагүй байв. Энэ чиглэлээр эхлэгчдэд олон "хаалга" нээгдсэн. Өмнө нь Беркли, Дубнад хийсэн туршилтаас суралцах зүйл их байсан ч эдгээр судалгааг хуулбарлах замаар цаашдын ахиц дэвшил гарахгүй нь тодорхой байв. Хүнд ионы хурдасгуур, шинэ элементүүдийг тусгаарлах хурдан салгах арга, тэдгээрийг тодорхойлох зохих арга техник шаардлагатай байв. Мөн ямар хариу үйлдэл амжилтад хүргэх ёстой вэ гэсэн асуултад хариулт олдсонгүй.

1969 онд ХБНГУ-ын засгийн газар Гессе мужийн засгийн газартай хамтран Дармштадт хотод хүнд ионтой судалгааны шинэ хүрээлэн (Хүнд ион, гей) байгуулах ажлыг санхүүжүүлэхээр шийджээ. Гей эрчүүдэд туршилт хийдэг Universal Linear Accelerator (UNILAC) 1975 онд ажиллаж эхэлсэн.

UNILAC нь уран зэрэг бүх ионуудыг Кулоны саадаас давсан энерги хүртэл хурдасгах чадвартай. Анхнаасаа энэ байгууламж нь хамгийн хүчтэй ионы цацрагийг үйлдвэрлэх зорилготой байсан. Ионы энергийг гөлгөр өөрчилж, өгөгдсөн түвшинд боломжийн сайн давтагдах чадвартай болгохын тулд онцгой хүчин чармайлт гаргасан. Анх хурдасгуурын төслийг К.Шмелцер болон түүний хамтрагчид Хайдельбергт боловсруулсан. Энэ тохиолдолд бусад шинжлэх ухааны бүлгүүдийн аль хэдийн хуримтлагдсан туршлагыг харгалзан үзсэн: ионы эх үүсвэрүүд нь өндөр цэнэгтэй ионуудыг олж авахын тулд Дубнад ашигласан эх үүсвэрүүдийн өөрчлөлт байсан бөгөөд Берклид боловсруулсан Альварес системийг өндөр давтамжийн системд ашигласан. шугаман хурдасгуурын .

UNILAC-ийг бүтээх үед олон эрдэмтдийн өмнө асуулт гарч ирсэн: хурдасгуурыг ашиглах хамгийн сайн арга юу вэ? Ямар урвал, ямар туршилтын аргыг хэрэглэх ёстой вэ? Анх бий болсон үедээ UNILAC нь олон төрлийн санааг туршихад ашиглагдаж байсан боловч цорын ганц стратеги нь амжилттай болсон - хүйтэн хайлуулж, буцах цөмийг тээвэрлэх ( хайлуулах бүтээгдэхүүн).

Түүнээс хойш 1941 онд плутонийг нээсэн үед энэ элементийн 400 орчим тонныг нийлэгжүүлсэн нь 1030 атомтай тэнцэж байна. Нөгөөтэйгүүр 109-р элементийн хэдхэн атомыг авч, тодорхойлсон. Яагаад хамгийн хүнд элементүүдийг маш бага хэмжээгээр хүлээн авдаг вэ? Хариулт нь дараах байдалтай байна: плутонийг үйлдвэрлэхийн тулд хэдэн тонн нейтроныг хэдэн см ба түүнээс дээш зузаантай уран-238 блокоор бөмбөгддөг бол UNILAC-д ердөө 100 мкг төмөр-58 хурдасгаж, хар тугалга-208-ын байг хэдэн зуун нанометрээр бөмбөгддөг. зузаан. Нэмж дурдахад плутони-239-ийг үүсгэдэг нейтрон барих урвалын хөндлөн огтлол нь 109-р элементийг үүсгэдэг хайлуулах урвалын хөндлөн огтлолоос ойролцоогоор 10 их наяд дахин их байна.

Илүү хүнд элементүүдийг олж авахад бэрхшээлтэй байдаг нь асуудлын зөвхөн нэг хэсэг юм. Нэгэнт нийлэгжсэний дараа 109 гэх мэт элементүүд маш хурдан задардаг тул нийлэгжилт нь задралыг "дагадаггүй". Хамгийн хүнд элементүүд нь маш богино насалдаг тул цацрагийн төгсгөлд үүссэн бүх атомууд аль хэдийн ялзарсан байдаг. Тиймээс эдгээр атомуудыг үйлдвэрлэх явцад нь илрүүлж, тодорхойлох хэрэгтэй.

106 хүртэлх элементийг олж авах, бүртгэх арга нь үндсэндээ үүссэн атомыг урвалын бүсээс илрүүлэгч рүү зөөвөрлөх механик хэрэгсэлд суурилдаг байв. Урвалын бүтээгдэхүүн үүсэх ба илрүүлэх хоорондох тээвэрлэлтийн хугацааг хийн урсгалд шилжүүлэх хурд, хатуу гадаргуугаас тархах хугацаа, эсвэл эргэлтийн зорилтот хурдаар тодорхойлно. Гэсэн хэдий ч эдгээр аргууд нь 106-аас илүү жинтэй элементүүдийг илрүүлэхэд хангалтгүй байсан тул илрүүлэх хурд болон нарийвчлалын хооронд хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй сонголтыг албаддаг байсан тул илүү ихийг ашигласан. хурдан аргууд, шинэ изотопуудыг найдвартай тодорхойлох боломжгүй болсон.

Үүссэн цөмийг детектор руу хүргэхийн тулд бид хүнд ионуудаас урвалын бүтээгдэхүүн олж авдаг буцах хурдыг ашиглах арга техникийг сонгосон. Хүнд ион нь зорилтот атомтай мөргөлдөж, түүнтэй нэгдэх үед үүссэн цөм нь ионы анхны хөдөлгөөний чиглэлд гэрлийн хурдны хэдхэн хувьтай тэнцэх хурдтай хөдөлдөг. Үүний үр дүнд хагас задралын хугацаа 100 ns хүртэл цөмийг илрүүлж болно.

Хэдийгээр буцах цөмийг зөөвөрлөх техник нь маш богино настай цөмийг илрүүлэх, тодорхойлох боломжийг олгодог боловч илрүүлэх арга нь илүү төвөгтэй болдог. Зөвхөн нэгдэх урвалын үед үүссэн бие даасан цөмүүд төдийгүй олон триллион хүнд ионууд, мөн зорилтот газраас тасарсан олон мянган атомууд урвалын бүсээс өндөр хурдтайгаар гардаг. Хэт хүнд цөмийг үлдэгдэл цацрагаас салгахын тулд бид Гиссений их сургуулийн Физикийн хоёрдугаар хүрээлэнгийн мэргэжилтнүүдтэй хамтран боловсруулсан хурдны тусгай шүүлтүүр - Хүнд ионы урвалын бүтээгдэхүүнийг ялгагч (SHIP) бүтээсэн. Цөмүүдийн мөргөлдөөн ба нэгдэх кинематик дээр үндэслэн хайлуулах бүтээгдэхүүний буцах хурдыг урьдчилан тооцоолж болно. Тиймээс тэдгээрийг харьцангуй хялбар аргаар тусгаарлаж болно.

Хурдны шүүлтүүр нь хоёр үе шатаас бүрдэх бөгөөд тус бүр нь цахилгаан ба соронзон орныг агуулдаг. Эдгээр хоёр талбар нь цэнэгтэй бөөмсийг эсрэг чиглэлд хазайдаг; зөвхөн тодорхой хурдтай цөмийн хувьд талбаруудын нөлөөллийг харилцан үгүйсгэж, угсралтын дундаж хавтгайд үргэлжлүүлэн хөдөлдөг. Ийм тандем шүүлтүүр нь илрүүлэх хэсэгт орох түргэвчилсэн ионуудын тоог 100 тэрбум дахин, устгагдсан зорилтот цөмийн тоог 1000 дахин бууруулдаг. Цацрагаас бараг бүх хүсээгүй тоосонцорыг устгаснаар SHIP нь 40,070 гаруй хайлуулах бүтээгдэхүүнийг дамжуулдаг. Спектрометрийн ард байрлах детекторууд нь спектрометрээр дамжин өнгөрөх бөөмийн задралын гинжийг бүртгэдэг бөгөөд энэ нь хайлуулах бүтээгдэхүүнийг хоёрдмол утгагүй тодорхойлох боломжийг олгодог.

Илрүүлэх системийн эхний элемент нь бөөмийн хурдыг гурав дахь удаагаа хэмжих боломжийг олгодог нислэгийн цагийн төхөөрөмж юм (эхний хоёр хэмжилт нь хурдны шүүлтүүрийн зарчим дээр суурилдаг). Энэ төхөөрөмжөөр дамжин өнгөрсний дараа бөөмсийг байрлалд мэдрэмтгий цахиур гадаргын хаалт мэдрэгчүүдэд суулгаж, түүний энерги болон нөлөөллийн газрыг бүртгэдэг. Нислэгийн цаг ба энергийн хослол нь бөөмийн массыг ойролцоогоор тодорхойлох боломжийг олгодог тул хайлуулах бүтээгдэхүүнийг тархсан ионууд ба устгагдсан зорилтот цөмүүдээс ялгах боломжтой.

Цөмийг найдвартай тодорхойлохын тулд түүний задрал ба цацраг идэвхт бүтээгдэхүүний задралын хоорондын хамаарлыг тогтоох шаардлагатай. Нэг цөмөөс үүссэн задралын үйл явдлууд ижил орон зайн координаттай байх ёстой бөгөөд охин бөөмийн төрөл, энерги, хагас задралын хугацаа нь өмнөх хэмжилтүүдээс тодорхой болсон.

Ийм харилцан уялдаатай задралын үйл явдлуудыг тогтоосноор нэгдлийн цөм бүрийг хоёрдмол утгагүйгээр тодорхойлох боломжтой. Хэдийгээр судалж буй хайлуулах бүтээгдэхүүнтэй ижил байршилд байгаа санамсаргүй цөм нь ялзарч, орон зайн хамааралтай дохио үүсгэж болох ч түүний задралын энерги, хагас задралын хугацаа, задралын төрөл нь хайлуулж буй бүтээгдэхүүнд хүлээгдэж буйтай таарах магадлал маш бага юм. Бид дөрөв дэх үе хүртэл ийм задралын гинжийг харсан; Ийм цуврал харилцан хамааралтай үйл явдлууд нь 10-15-аас 10-18 хүртэлх санамсаргүй хэлбэлзэл байх магадлал. Хэрэв судлагдсан изотопоос үүдэлтэй харилцан хамаарал бүхий үйл явдлууд өдөрт нэг удаа ажиглагдаж байвал дэлхийн наснаас 100 дахин урт хугацаанд дөрвөн үеийн задралын үйлдлийг дуурайлган санамсаргүй тохиолдох болно. Үүний үр дүнд нэг үйл явдал ч гэсэн өгөгдсөн хэт хүнд изотоп байгааг хоёрдмол утгагүй харуулж чадна.

хооронд 1981, 1986 он хамтран ажиллагсад П.Хессбергер, З.Хофман, М.Лейно, В.Рейсдорф, К.-Х нартай хамт. Шмидт, бид UNILAC, SHIP болон түүний илрүүлэх системийг 107 109 элементүүдийн нийлэгжилт, таних системийг ашигласан. Эдгээр туршилтуудад 104 109 элементийн 14 изотоп (тэдгээрийн тав нь өмнө нь мэдэгдэж байсан) мөн элементийн өөр хоёр изотопыг нэгтгэсэн. 261 ба 264 массын дугаартай 107 ба 108.

1981 онд бид висмутыг 209 хром-54 ионоор бөмбөгдөх замаар 262 масстай 107-р элементийн изотопыг олж авсан. 107-р элементийн сондгой сондгой изотопын хувьд (протон ба нейтроны аль алиных нь сондгой тоотой) бид альфа бөөмсийн энергийн таван утгыг тогтоосон бөгөөд энэ нь цөмийн энергийн түвшний талаархи ойлголтыг өгдөг; Энэ изотоп нь изомертэй (урт насалсан өдөөлттэй төлөв) гэж бид бас мэдээлж болно.

1982 оны 8-р сарын 29-ний өдрийн 16:10 цагт төмөр-58, висмут-209 хоёрын хоорондох урвалын нэг задралын гинжин хэлхээг ажигласны үндсэн дээр 109-р элементийг тодорхойлсон. 266 109 цөм нь 11.1 МэВ энергитэй альфа бөөмсийг ялгаруулахаас өмнө 5 мс оршин тогтносон; үүссэн 107-р элементийн цөм нь 22 мс-ийн дотор 105-р элемент болж задарсан; 105-р элемент нь 104-р элемент болж, дараа нь 12.9-ийн дараа цөм нь аяндаа хуваагдсан. Энэ ганц үйл явдлаас харахад урвалын задралын энерги, хагас задралын хугацаа, хөндлөн огтлолыг тодорхойлох боломж хязгаарлагдмал нарийвчлалтай байсан. 1988 оны эхээр 100 дахь элементийг олж тогтоосноос хойш зургаан жилийн дараа дахин хоёр задралын гинж ажиглагдсан. Тэд 1982 онд бичигдсэн үйл явдлын тайлбарыг баталжээ.

1984 онд. Бид төмөр-58 ба хар тугалга-208-ын хоорондох урвалд 265 108 изотопын задралын гурван гинжийг тодорхойлсон. 107 ба 109-р элементийн тодорхойлсон хоёр изотоп нь сондгой сондгой бөгөөд тэдгээрийн хуваагдах магадлал ихээхэн буурсан боловч 108-р элементийн изотоп нь тэгш тооны протон, сондгой тооны нейтронтой байдаг. Хэдийгээр сондгой тэгш изотопууд хуваагдах магадлал өндөр байдаг ч 265 108 изотоп нь альфа задралд ордог.

107-109 элементийн изотопуудын аль нь ч аяндаа хуваагддаггүй, бүх тэгш-тэгш изотопууд 265 104, 260 106, 264 108 нь аяндаа задрахтай харьцуулахад ойролцоогоор ижил тогтвортой байдалтай байдаг нь ялангуяа сонирхолтой юм.

Тогтвортой байдлын ойролцоогоор тогтмол түвшин нь тогтворжуулах бүрхүүлийн нөлөө нь цөмийн масс нэмэгдэхийн хэрээр тогтвортой байдлын ерөнхий уналттай хэрхэн өрсөлдөж байгааг харуулж байна.

104 ба 105 дахьЭлементүүдэд альфа бөөмсөөр ялгарах үед хөнгөн элементүүдийн мэдэгдэж буй изотопууд үүсэх замаар ялзарч буй жижиг "арал" цөм байдаг. Альфа задралын ийм үйлдэл нь эдгээр хэт хүнд элементүүдийн холболтын энергийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Хэрэв охин цөмийн холболтын энерги мэдэгдэж байгаа бол үе шат бүрт эх цөмийн холболтын энергийг альфа задралын энергиэс тооцож болно. Хэрэв эцсийн бүтээгдэхүүний холболтын энерги мэдэгдэж байгаа бол альфа задралын гинжин хэлхээгээр дамжуулан гинжин хэлхээний анхны цөмийн энергийн холбоонд хүрч болно. 108 ба 100-р элементийн задрал (тухайн тус бүр нэг үйл явдал) болон 106-р элемент (хэд хэдэн үйл явдлын дагуу) бүртгэгдсэн тул 264 108 260 106 256 104 252 102 гинжийг сэргээж болно.Эдгээр цөмүүдийн холболтын энерги нь 120, 106 ба 94 МэВ тус тус.

Уран-232-оос 264 108 хүртэл альфа задралын процессоор холбогдсон бүх изотопуудад холбох энергийн дугтуйны залруулга аажмаар нэмэгддэг; харгалзах утгууд 1-2-оос 6-7 МэВ хүртэл нэмэгддэг. Үнэн хэрэгтээ уранаас 108-р элемент хүртэлх бүх элементүүд ижил өндөр хуваагдлын саадтай байдаг - ойролцоогоор 6 МэВ. Цөмийн дусал шиг тогтвортой хэвээр байгаа уранаас ялгаатай нь 100 ба 108-р элементүүдийн тогтвортой байдал нь тэдгээрийн олон тоосонцортой фермион системийн квант механик бүтцээс бүрэн шалтгаална. Сүүлийн үеийн онолын баримтууд нь бидний хэмжилттэй нийцэж буй хуваагдлын саадыг урьдчилан таамаглаж байна.

Элементийн задралтай харьцуулахад ашиглалтын хугацааг голчлон задралын саадын өндөр ба өргөнөөр тодорхойлно. Бүрхүүлийн засварууд нь 106 ба 108-р элементүүдийн ашиглалтын хугацааг 15 баллын дарааллаар нэмэгдүүлдэг. Логарифмын хэмжүүрээр ажиглагдсан амьдралын хугацаа нь цөмийн дотоод цаг хугацаа (нэг холбогдоогүй нуклон системийн задралын хувьд ойролцоогоор 10-21 секунд) ба Орчлон ертөнцийн нас (10-18 секунд) хооронд байдаг. Шинэ элементүүд нь зөвхөн хүний ​​амьдралын үргэлжлэх хугацаатай (2 · 10 9 секунд) харьцуулахад тогтворгүй байдаг. Энэ хэмжээнд тогтвортой байхын тулд амьдралын хугацаа 12 баллын дарааллаар нэмэгдэх ёстой. Гэхдээ цөмийн физик нь хүний ​​цагийн хуваарь дээр суурилдаггүй.

Бидний илрүүлсэнАльфа-цацраг идэвхт изотопуудын "арал" нь бүрхүүлийн нөлөөгөөр тогтворжсоны шууд үр дагавар юм. Ийнхүү 1960-аад оны сүүлээр таамаглаж байсан 114-р элементийн ойролцоох бөмбөрцөг хэлбэрийн хэт хүнд цөмийн тогтворжилт нь хүлээгдэж байснаас хамаагүй эрт эхэлж, аажмаар нэмэгддэг. Хар тугалганы ард тогтворгүй байдлын нарийхан бүсэд 83 ба 90-р элементийн хооронд бүрээсийн нөлөө сулардаг. Гэсэн хэдий ч 92 ба 114-р элементийн хоорондох зайд бүрхүүлийн засварын утга аажмаар, монотоноор нэмэгддэг.

Хэт хүнд цөмүүдийн "арал" орчимд ч тогтворжилт нь фермион системийн квант-механик бүтцээс шалтгаалдаг бол "эх газар"-д бөөмийн тогтворжилт нь макроскопийн шингэн дуслын шинж чанартай холбоотой байдаг. 107 109 элементийн цөмүүд нь "арал" ба "эх газар" хоёрын хоорондох "далан" дээр байрладаг тул шинэ изотопуудыг "арал" болон "эх газрын" аль алинд нь хамааруулж болно. Ямар ч тохиолдолд, хэт хүнд элементүүдийн нэгэн адил тэдгээр нь зөвхөн газрын төлөв байдлын бүрхүүл тогтворжсоны улмаас ажиглагдсан.

Бүрхүүлийг засах онолын хамгийн сүүлийн үеийн таамаглалаас эхлээд 106 ба 126-р элементүүдийн хооронд 4 МэВ-ээс дээш хуваагдлын саадтай 400 орчим хэт хүнд цөмийн бүс байх ёстой. Эдгээр бүх изотопуудын хагас задралын хугацаа 1 мкс-ээс их байх ёстой; Хэрэв тэдгээрийг нэгтгэж чадвал одоо байгаа аргуудыг ашиглан илрүүлж болно. Ялангуяа 273 109 ба 291 115 изотопуудын ойролцоо тогтвортой бүс нутгууд гэж үздэг. Нейтроны тоо 166 орчим байвал үндсэн төлөвийн хэв гажилт өөрчлөгдөнө. Цөөн нейтронтой изотопууд деформацид ордог бол хүнд изотопууд бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг.

үедСүүлийн 20 жилийн хугацаанд хүлээгдэж буй тогтвортой байдлын төв болох 298 114 цөмийн ойролцоо изотопуудыг олж авах гэсэн бүх оролдлого амжилтгүй болсон. Эдгээр хэт хүнд изотопуудыг хайлуулах урвал эсвэл хүнд ионуудтай холбоотой бусад урвалуудад бүртгэх боломжгүй байв. Гэсэн хэдий ч тогтвортой цөмийн дуслуудаас гадна бүрхүүлийн тогтворжсон нуклон систем оршин тогтнох боломжийн гол санааг дээр дурдсан туршилтууд баталжээ. Гэсэн хэдий ч онолын хувьд илүү хүнд элементүүдэд экстраполяци хийх боломжтой гэдэгт итгэх бүх шалтгаан байсаар байна.

Одоо нэгэн сонирхолтой асуулт гарч ирж байна: эцэст нь эдгээр "эмзэг" объектуудыг бий болгоход юу саад болдог вэ? Бидний хайлуулах урвалын талаарх эрчимтэй судалгааны үр дүнд зарим чухал тодруулгыг олж авсан. Бүрхүүлээр тогтворжсон цөм нь бөмбөрцөг хэлбэртэй, 15 МэВ хүртэлх өдөөлтийн энергитэй ч устгагдах боломжтой гэдгийг К.-Х туршилтаар нотолсон. Шмидт 1979 онд 40 МэВ хүртэл өдөөх энергийн үед хэв гажилттай цөмийг хадгалж чаддаг. Кальци-48 ба куриум-248-ийн хоорондох (хамгийн тохиромжтой урвал) урвалд ч гэсэн өдөөх энерги нь 30 МэВ орчим байдаг. Иймээс хэт хүнд элементүүдийг зөвхөн гажигтай цөмөөр олж авах боломжтой гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл ийм оролдлого нь зөвхөн 110-аас бага атомын дугаартай элементүүдэд амжилттай болсон.

Өмнө дурьдсанчлан, хоёр цөмийн нэгдэл нь хэт хүнд цөм үүсэхэд хүргэдэг нь нэгдлийн саадыг даван туулах хэрэгцээ шаардлагаас болж анхнаасаа төвөгтэй байдаг. Тухайн бүтээгдэхүүний цөмд хамгийн хүнд байг аль болох хөнгөн ионоор бөмбөгдсөн тохиолдолд энэ саад нь хамгийн бага байдаг. Ийм давуу талтай хэдий ч энэхүү хамгийн тэгш бус хослол нь бүтээгдэхүүний голын халалтыг нэмэгдүүлэх сул талтай бөгөөд энэ нь өдөөлтийг арилгах явцад хуваагдлын алдагдал ихтэй байдаг. Энэ хослол нь тэгш бус байх тусам алдагдал багатайхөргөх үе шатанд. Эцсийн шатанд бага алдагдал, эхний шатанд үүсэх өндөр магадлалын хоорондох хамгийн сайн тохирол нь хар тугалганы ойролцоо байрлах зорилтот цөмтэй илүү тэгш хэмтэй хослолууд юм.

Хар тугалга, висмутыг зорилтот болгон ашиглах нь эдгээр цөм дэх бүрхүүлийн нөлөөг хоёр дахин ихэсгэдэг: эдгээр цөмд давхар хаалттай бүрхүүлтэй хүчтэй холболт нь цөмийн бүтээгдэхүүнд шилжсэн энерги 10 МэВ-ээс их хэмжээгээр буурахад хүргэдэг. мөн хуваагдлын улмаас алдагдлын зохих бууралт. Түүнчлэн, урвалд бөмбөрцөг хэлбэртэй, хүчтэй хосолсон, харьцангуй хатуу цөмүүдийг ашиглавал хайлуулах саадыг даван туулах магадлал нэмэгддэг. Энд дахин хүчтэй бүрхүүлийн нөлөө нь хар тугалгад илэрдэг боловч энэ удаад үйл явцын динамикаар илэрдэг.

Одоо бид яагаад илүү хүнд элементүүдийг олж авахад маш хэцүү болохыг ойлгож эхэлж байна. Гагцхүү битүү бүрхүүлтэй хайлуулах түншүүдийн бүрхүүлийн залруулга, динамик дахь бүрхүүлийн нөлөө, өдөөгдсөн хэв гажилттай хэт хүнд цөмийн тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлсэн хослол нь хамгийн хөнгөн хэт хүнд элементүүдийн хэд хэдэн изотопыг нэгтгэх боломжийг бидэнд олгосон. Бид бүрхүүлийн тогтворжсон цөм оршин тогтнох анхны асуултыг урвалын бүх үе шатанд бүрхүүлийн засварын нөлөөгөөр өргөжүүлэх шаардлагатай болсон. Эдгээр нарийн төвөгтэй, эмзэг объектуудыг бий болгохдоо шаардлагагүй эмх замбараагүй байдлаас зайлсхийхийн тулд өмнөх дарааллыг нэгтгэх процесст оруулах нь онцгой чухал юм.

Дараах супер хүнд зүйлсийг би яаж авах вэ? 110 ба 111-р элементүүдийн хувьд никель-62 ба хар тугалга-208 эсвэл висмут-209-ийн хоорондох урвалд бидний боловсруулсан аргуудыг ашиглах боломжтой болно. Хэрэв зөвхөн эдгээр элементүүд үүссэн бол тэдгээрийг илрүүлэхэд шинэ суурь мэдлэг шаардахаас гадна баяжуулсан изотопын шаардлагыг хангах, хэдэн сарын турш туршилт хийж сурахын тулд тэвчээр шаардах болно.

Уг ажлыг В.И.Нэртийн нэрэмжит Цөмийн урвалын лабораторид (FLNR) хийсэн. Г.Н. Флеров Дубна Цөмийн Судалгааны Нэгдсэн Хүрээлэнд (JINR) амжилттай ажиллажээ. Дубнад нийлэгжүүлсэн 117 ба түүнээс өмнөх 112-116, 118-р элементүүдийн шинж чанарууд нь өнгөрсөн зууны 60-аад оны үед онолчдын таамаглаж байсан хэт хүнд элементүүдийн "тогтвортой байдлын арал" оршин байсны шууд нотолгоо юм. үечилсэн хүснэгтийн хязгаар. FLNR-ийн тэргүүн академич Юрий Оганесян 3-р сард "Известия" сонины редакцид өвөрмөц туршилтын талаар мэдээлсэн боловч одоо л нийтлэхийг зөвшөөрөв. Энэхүү нээлтийн зохиогч, академич Юрий Оганесян ажиглагч Петр Образцовт туршилтын мөн чанарын тухай ярьжээ.

Известия: Эрдэмтэд үл тоомсорлож байсан хэт хүнд элементүүдийн нийлэгжилтийг сонирхоход юу нөлөөлсөн бэ?

Юрий Оганесян: 1940-1941 онд анхны хиймэл элементүүд болох нептуни ба плутонийг нээсний дараа элементүүдийн оршин тогтнох хязгаарын тухай асуудал материйн бүтцийн суурь шинжлэх ухааны хувьд маш сонирхолтой болсон. Өнгөрсөн зууны эцэс гэхэд 17 хиймэл элемент нээсэн бөгөөд атомын тоо нэмэгдэх тусам тэдгээрийн цөмийн тогтвортой байдал огцом буурч байгааг тогтоожээ. 92-р элемент болох уранаас 102-р элемент - нобели руу шилжих үед цөмийн хагас задралын хугацаа 16 баллын дарааллаар буурч, 4.5 тэрбум жилээс хэдэн секунд хүртэл буурдаг. Тиймээс илүү хүнд элементүүдийн талбарт дэвших нь тэдний оршин тогтнох хязгаарт хүргэнэ, мөн чанартаа материаллаг ертөнцийн оршин тогтнох хязгаарыг тэмдэглэнэ гэж үздэг байв. Гэсэн хэдий ч 60-аад оны дундуур онолчид хэт хүнд атомын цөм оршин тогтнох боломжтой гэсэн таамаглалыг гэнэт дэвшүүлэв. Тооцооллын дагуу 110-120 атомын дугаартай цөмийн цөмд агуулагдах нейтроны тоо нэмэгдэхийн хэрээр тэдний амьдрах хугацаа мэдэгдэхүйц нэмэгдэх ёстой байв. Шинэ үзэл баримтлалын дагуу тэдгээр нь хэт хүнд элементүүдийн өргөн хүрээтэй "тогтвортой байдлын арал" -ыг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь элементүүдийн хүснэгтийн хил хязгаарыг ихээхэн өргөжүүлдэг.
ба: Үүнийг туршилтаар батлах боломжтой байсан уу?

Оганесян: 1975-1996 онд Дубна, Дармштадт (GSI, Герман), Токио (RIKEN), Беркли (LBNL, АНУ) зэрэг физикчид эдгээр урвалыг судалж, зургаан шинэ элементийг нэгтгэж чадсан. Хамгийн хүнд элементүүд 109-112 нь GSI-д анх удаа үйлдвэрлэгдсэн бөгөөд RIKEN-д давтагдсан. Гэвч эдгээр урвалын үед үүссэн хамгийн хүнд цөмүүдийн хагас задралын хугацаа секундын арван мянга, бүр мянганы нэг л байсан. Хэт хүнд элементүүд байдаг гэсэн таамаглалыг анх Дубна хотод манай бүлгийн эрдэмтэд В.И. Лоуренс Ливермор дахь (АНУ). Бид хэт хүнд цөмийн нийлэгжилтэд хандах хандлагыг эрс өөрчилж, жишээлбэл, беркелийн хиймэл элемент (N 97) -ийг нэн ховор, үнэтэй кальцийн изотопоор (N 20) хийсэн сумны цацрагаар бөмбөгдөж чадсан. ) масстай 48. Цөмийн нэгдэл нь N 117 (97 + 20 = 117) элементийг үүсгэдэг. Үр дүн нь хамгийн өөдрөг хүлээлтээс ч давсан. 2000-2004 онд бараг таван жилийн турш яг ийм урвалаар 114, 116, 118 атомын дугаартай хэт хүнд элементүүдийг анх нийлэгжүүлжээ.

болон: Америкийн эрдэмтэд шинжлэх ухааны ямар хувь нэмэр оруулсан бэ?

Оганесян: Кальцийн цацраг бүхий цөмийн урвалын үед 117-р элементийг зөвхөн беркелийн хиймэл элементээр хийсэн бай ашиглан олж авах боломжтой. Энэхүү изотопын хагас задралын хугацаа ердөө 320 хоног байна. Богино ашиглалтын хугацаатай тул шаардлагатай хэмжээгээр (20-30 миллиграмм) беркелийн үйлдвэрлэлийг маш их хүчин чадалтай реакторт хийх ёстой. өндөр нягтралтайнейтроны урсгал. Ийм ажлыг зөвхөн Оак Риж дэх АНУ-ын үндэсний лабораторийн изотопын реактор л даван туулж чадна. Дашрамд дурдахад, Америкийн атомын бөмбөгөнд зориулсан плутонийг анх энэ лабораторид үйлдвэрлэж байжээ. Беркелий үйлдвэрлэсэн цагаас хойш 320 хоногийн дотор түүний хэмжээ хоёр дахин багасдаг тул бүх ажлыг өндөр хурдтайгаар хийх шаардлагатай байв. Зөвхөн лабораторид төдийгүй Орос, АНУ-ын албан ёсны бүтцэд ер бусын материалыг баталгаажуулах, өндөр цацраг идэвхт бодисыг газрын болон агаарын тээврээр тээвэрлэх, аюулгүй ажиллагааны инженерчлэл гэх мэт.

болон: Адал явдалт түүхийг үзэх нь зүйтэй. Дараа нь юу болсон бэ?

Оганесян: 2009 оны 6-р сарын эхээр чингэлэг Москвад ирсэн. Нимгэн титан тугалган цаасан дээр хадгалсан беркелийн хамгийн нимгэн давхарга (300 нанометр) хэлбэрийн байг энэ бодисоос Атомын реакторын судалгааны хүрээлэнд (Димитровград) хийсэн; 7-р сард байг Дубнад хүргэв. Энэ үед FLNR-ийн бүх бэлтгэл ажил дуусч, байг эрчимтэй кальцийн туяагаар тасралтгүй цацаж эхлэв. 70 хоногийн хугацаатай байны анхны цацрагт бид азтай байсан: детекторууд 117-р элементийн цөм үүсэх, задрах зургийг таван удаа бүртгэсэн. Хүлээгдэж байсанчлан энэ элементийн цөмүүд 115-р элементийн цөм болж, 115-р элемент 113-т, дараа нь 113-р элемент 111-д шилжсэн. Мөн 111-р элемент нь 26 секундын хагас задралын хугацаатайгаар задарсан. Цөмийн хэмжээнд энэ бол асар том цаг үе юм! Одоо үелэх систем нь 117 атомын дугаартай хамгийн хүнд элементүүдийн нэгээр дүүрсэн.

болон: Манай уншигчид таны нээлт ямар практик хэрэглээ байж болохыг сонирхох нь дамжиггүй.

Оганесян: Одоо мэдээж үгүй, учир нь N 117 элементийн цөөхөн атомыг олж авсан.Үндсэн үүднээс авч үзвэл манай ертөнцийн талаарх санаанууд одоо эрс өөрчлөгдөх ёстой. Түүгээр ч зогсохгүй асар их хагас задралтай элементүүдийг нийлэгжүүлбэл тэдгээр нь байгальд оршин тогтнож, дэлхий үүссэн цагаас хойш бидний цагийг хүртэл буюу 4.5 тэрбум жил хүртэл "амьд үлдэх" боломжтой юм. Мөн бид тэдгээрийг олохын тулд туршилт хийж байна, манай суурилуулалт Альпийн уулсын гүнд байрладаг.

болон: Өөр онгоцноос ирсэн асуулт. Цөмийн физикийн сүүлийн 20 жилийн илэрхий дэвшил яагаад Нобелийн шагнал хүртээгүй гэж та бодож байна вэ?

Оганесян: Физик бол гайхалтай. Нобелийн хорооны гишүүдэд энэ шинжлэх ухааны бусад салбарууд илүү сонирхолтой байдаг бололтой. Мөн үнэхээр олон зохистой эрдэмтэд байдаг. Дашрамд хэлэхэд би туршилтанд оролцогчдыг нэрлэх ёстой: Oak Ridge National Laboratory (Проф. Жеймс Роберто), Их сургууль. Вандербилт (Проф. Жозеф Хамилтон), Үндэсний лаборатори. Ливермор дахь Лоуренс (Dawn Shaughnessy), Атомын реакторын судалгааны хүрээлэн, Димитровград (Михаил Рябинин), JINR цөмийн урвалын лаборатори (юри Оганесян дарга).

Редактороос. Түр зуур 117-р элементийг Латинаар "нэг-нэг-долоо" гэж нэрлэнэ, өөрөөр хэлбэл ununsept. Нээлтийн зохиогчид болох академич Юрий Оганесяны бүлэг энэ элемент болон тэдгээрийн нээсэн №114-116, 118-р элементүүдэд жинхэнэ нэр өгөх бүрэн эрхтэй. Гуравдугаар сарын 26-ны "Долоо хоног"-д. , бид уншигчдыг "манай" элементүүдийг нэрлэх талаар саналаа ирүүлэхийг урьсан. Одоогийн байдлаар эдгээр элементүүдийн аль нэгнийх нь хувьд зөвхөн "курчатовы" нь үндэслэлтэй юм шиг санагдаж байна. Тэмцээн үргэлжилж байна.