15 июня 1999

114, 116, 118...

Следующий шаг в сторону утяжеления атома сделали американские физики. Группа из Университета Беркли в статье, отправленной в журнал "Physical Review Letters", заявила об открытии элементов 116 и 118. Вернее было бы сказать - 118 и 116, ибо первым был получен именно 118-й. Изотоп этого элемента с массовым числом 93 был обнаружен в продуктах реакции после бомбардировки мишени из свинца-208 ионами криптона-86, разогнанными до 449 мегаэлектронвольт. При столкновении двух ядер возникает новое ядро с массой 294, которое моментально испускает нейтрон и превращается в искомый продукт со 118 протонами и 175 нейтронами. Новый элемент живет менее миллисекунды, а затем распадается на альфа-частицу и ядро со 116 протонами и 173 нейтронами - то есть превращается в 116-й элемент, тоже никем до этих пор не обнаруженный. 116-й также нестабилен, и в свою очередь претерпевает альфа-распад, давая элемент 114... И так далее - исследователи проследили цепочку альфа-распадов вплоть до сиборгия - такое название было в 1997 году официально присвоено элементу 106 в честь недавно умершего знаменитого "охотника за трансуранами" Гленна Сиборга. Всего за 11 дней эксперимента было зафиксировано возникновение и распад трех атомов 118-го элемента.

В успехе группы из Беркли ключевую роль сыграли три фактора - тщательный теоретический анализ, мощный циклотрон и сверхчувствительный анализатор. Физики давно пытались получить ядра элементов с атомным номером 114 и выше. Но бомбардировка тяжелых элементов более легкими ядрами, которая долгое время была главным методом создания сверхтяжелых элементов, в этом случае давала осечку - далее 112-го элемента продвинуться никак не удавалось. Работающий в Беркли польский физик-теоретик Ричард Смолянчук после анализа многих возможных сочетаний элементов мишени и ускоряемых ионов разработал схему эксперимента с криптоном и свинцом и предсказал, что она приведет к появлению 118-го элемента. Но одно дело предсказать, другое - осуществить. Изотоп криптона-86 содержит 50 нейтронов, которые утяжеляют ядро, но не имеют заряда, поэтому его довольно трудно разогнать. 88-дюймовый циклотрон в Беркли - единственный в США, который мог справиться с этой задачей и обеспечить плотный поток ускоренных ионов криптона. А после того, как ядро 118-го возникло, встает еще одна задача - как отличить его сигнал (помните - 3 атома за 11 дней!) на фоне, создаваемом триллионами других событий в мишени? Тут помог уникальный газозаполненный сепаратор, на котором работают физики в Беркли. По сути, он представляет собой камеру масс-спектрометра - прибора, способного разделять атомы и молекулы по их массе. За те доли миллисекунды, пока ядро 118-го элемента еще не распалось, сепаратор способен выделить его из огромного количества других ядер. При этом оно "приземляется" прямо в кремниевый детектор, где впоследствии и распадается, а детектор это событие фиксирует.

Создание трех атомов элемента, живущиего миллисекунды, на первый взгляд не кажется чем-то важным. Но возникновение 118-го и 116-го и механизм их распада находятся в полном соответствии с моделями, которые были разработаны еще в 1970-х годах. А это значит, что наши представления о структуре атомных ядер в целом верны. Кто знает, к каким техническим достижениям это может привести?

Более подробную информацию об элементах 116 и 118 можно найти по адресам:
http://enews.lbl.gov/Science-Articles/Archive/elements-116-118.html
http://user88.lbl.gov/element118.html
Спасибо Льву Горенштейну за предоставленную ссылку.

Обратно к списку заметок