Золотые купола химии
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) 4b738607ed74

Join the forum, it's quick and easy

Золотые купола химии
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) 4b738607ed74
Золотые купола химии
Вы хотите отреагировать на этот пост ? Создайте аккаунт всего в несколько кликов или войдите на форум.
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) 411439412
Вход

Забыли пароль?

Поиск
 
 

Результаты :
 

 


Rechercher Расширенный поиск

Новое меню
Меню сайта
Последние темы
» Gemcom.Surpac.v6.5.1
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСр Июн 12, 2024 11:53 am автор Шалкар

» Программа Изоляция
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПт Янв 19, 2024 8:57 pm автор dadiz

» Помогите найти программу!
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСр Ноя 08, 2023 4:05 pm автор Amatar

» Чертков И.Н. и др.Самодельные демонстрационные приборы по химии
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПн Ноя 06, 2023 12:58 pm автор кардинал

» М.Склодовская-Кюри.Радій и радіактивность
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Июн 03, 2023 5:00 pm автор Admin

»  Урбанский Т.и др.Пиротехника. Сборник книг (1956-2011)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Июн 03, 2023 4:47 pm автор Admin

» HyperChem
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyВс Мар 26, 2023 1:25 am автор bioshok_15@mail.ru

» мочевина
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Мар 11, 2023 6:34 am автор mariyana

» Централизованное тестирование. Химия. Полный сборник тестов.2006-2013 года
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Мар 02, 2023 10:29 am автор Admin

» Авторская программа Соболевой А.Д.Химический лицей.Семинары по органической химии.Тесты заданий.11 класс
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyВт Ноя 29, 2022 4:23 am автор Svetlanat

» Склодовская-Кюри М." Изслъедованія надъ радіоактивными веществами"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyВс Июл 03, 2022 8:20 pm автор Dalma

» Гемпель К.А. Справочник по редким металлам
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyВс Июл 03, 2022 7:59 pm автор Dalma

» Т.К. Веселовская и др. "Вопросы и задачи по органической химии" под ред.:Н.Н.Суворова
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПт Июн 24, 2022 5:22 pm автор Admin

»  Оржековский П.А.и др.ЕГЭ 2015, Химия, Сборник заданий
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyВс Янв 16, 2022 7:50 pm автор Admin

» XPowder
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Авг 14, 2021 8:02 pm автор Admin

» Формулы Периодического Закона химических элементов
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСр Фев 17, 2021 8:50 am автор sengukim

» Macromedia Flash 8-полный видеокурс
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПт Янв 08, 2021 6:25 pm автор braso

» Ищу "Химический тренажер" Нентвиг, Кройдер, Моргенштерн Москва, Мир, 1986
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПн Апр 27, 2020 7:41 pm автор ilia1985

»  Штремплер Г.И.Часть 6. Тесты. Химические реакции
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПт Мар 13, 2020 9:40 pm автор Admin

» Пак Е.П.Проверочные работы по химии 8 класс
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyВс Янв 26, 2020 9:34 pm автор эл

» Сказка "Король «Бензол»"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyВт Янв 07, 2020 6:36 pm автор эл

» ПОМОГИТЕ С РЕАКЦИЕЙ, ПОЖАЛУЙСТА
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Авг 31, 2019 2:08 pm автор Admin

» помогите определить вещество
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Авг 31, 2019 1:33 pm автор Admin

» The Elements Spectra 1.0.6 - Русская версия
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСр Авг 01, 2018 11:19 pm автор Admin

» Строение вещества
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПн Апр 23, 2018 2:53 pm автор эл

» Лурье Ю.Ю. - Справочник по аналитической химии
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyВс Мар 25, 2018 5:42 pm автор АлисаМалиса

» Видеоурок по химии.Мыло и моющие вещества
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Мар 24, 2018 11:14 pm автор vella

» задача
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПн Мар 19, 2018 7:10 pm автор Tem

» превращения веществ
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПт Мар 16, 2018 4:10 am автор Кщьштштш

» Задачка по химии
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Мар 15, 2018 4:53 pm автор Sanchous

» Генрих Штремплер.Видео "Учебный эксперимент по химии"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСр Янв 17, 2018 2:52 am автор Генрих Штремплер

»  Генрих Штремплер.Видео "Учебный эксперимент по химии"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСр Янв 17, 2018 2:49 am автор Генрих Штремплер

» Нижник Я.П.Лекция 11 "Альдегиды и кетоны"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Янв 11, 2018 11:42 pm автор vella

» Нижник Я.П. Лекция №4: "Непредельные углеводороды.Алкены"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Янв 11, 2018 11:37 pm автор vella

» Нижник Я.П.Лекция 5 .Алкадиены и алкины
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Янв 11, 2018 11:34 pm автор vella

»  Нижник Я.П.Лекция 7. Арены-ароматические углеводороды
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Янв 11, 2018 11:30 pm автор vella

»  Нижник Я.П.Лекция 8:"Галогенпроизводные углеводородов"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Янв 11, 2018 11:26 pm автор vella

»  Нижник Я.П.Лекция 9:"Спирты"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Янв 11, 2018 11:23 pm автор vella

»  Нижник Я.П.Лекция 10 :"Фенолы.Простые эфиры"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Янв 11, 2018 11:19 pm автор vella

» Нижник Я.П. Лекция №3 "Углеводороды.Алканы"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Янв 11, 2018 11:14 pm автор vella

» Нижник Я.П.Лекция 6.Циклические соединения
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПн Янв 08, 2018 6:41 am автор Likia

» Строение атома.
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Дек 30, 2017 11:33 am автор vella

» превращения веществ
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Окт 14, 2017 8:47 pm автор dbnzq1

» Хочу найти ответ на свой вопрос в старых темах
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Окт 14, 2017 8:43 pm автор dbnzq1

» "Интеграл" серия - "Эколог"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Окт 12, 2017 12:53 pm автор sherzatikmatov

»    Академия занимательных наук.Химия(часть 47).Химический источник тока. Процесс электролиза.
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Окт 12, 2017 3:41 am автор Irino4ka

» Научный проект:"Радуга химических реакций"
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyЧт Окт 12, 2017 2:09 am автор Irino4ka

» Онлайн калькулятор определения степеней оксиления элементов в соединение
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyСб Сен 16, 2017 10:58 am автор кардинал

» MarvinSketch 5.1.3.2
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyПн Сен 11, 2017 5:26 pm автор кардинал

» Carlson.Civil.Suite.2017.160728
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) EmptyВт Июл 18, 2017 6:42 pm автор кузбасс42

Часы и календарь
гороскоп
Кто сейчас на форуме
Сейчас посетителей на форуме: 14, из них зарегистрированных: 0, скрытых: 0 и гостей: 14

Нет

Больше всего посетителей (799) здесь было Ср Фев 15, 2012 9:20 pm
Страны
Статистика
Всего зарегистрированных пользователей: 45979
Последний зарегистрированный пользователь: NiceEra

Наши пользователи оставили сообщений: 14532 в 9529 сюжете(ах)
Самые активные пользователи
vella (2576)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_lcapСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Voting_barСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_rcap 
Admin (2005)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_lcapСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Voting_barСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_rcap 
кардинал (1920)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_lcapСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Voting_barСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_rcap 
Rus (1489)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_lcapСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Voting_barСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_rcap 
Линда (1189)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_lcapСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Voting_barСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_rcap 
Deza (645)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_lcapСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Voting_barСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_rcap 
robert (470)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_lcapСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Voting_barСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_rcap 
alhimik (278)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_lcapСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Voting_barСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_rcap 
Shushi (236)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_lcapСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Voting_barСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_rcap 
Oxygenium (185)
Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_lcapСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Voting_barСверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Vote_rcap 

Счётчик от яндекса
Яндекс.Метрика
популярные пользователи
Нет пользователей


Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона)

Участников: 2

Перейти вниз

Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Empty Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона)

Сообщение автор Admin Чт Ноя 08, 2012 11:01 pm

Гордон: Научно-популярные беседы - это проект Александра Гордона, который сознательно не носит никакого названия. Это не телевизионная программа в привычном виде, а скорее попытка создать некое интеллектуальное информационное поле. В качестве гостей привлечены виднейшие носители научного знания. Свободная форма беседы коллег-профессионалов позволит заинтересовать аудиторию пренебрегающую "окультуренными" ток-шоу. Главные герои, сюжет и конфликт происходящего на глазах зрителей



Сверхтяжелые элементы ↓№ 112↑  22.05.2002  1:15:00

Сколько элементов в химической таблице Менделеева? Все ли они занимают стабильное, устойчивое и безусловное место? О границах существования элементов в природе, нейтронной материи и синтезе сверхтяжелых элементов — член-корреспондент РАН Юрий Оганесян и доктор физико-математических наук Михаил Иткис.


Тезисы для дискуссии:

• Что мы знаем и что хотим понять по проблеме синтеза сверхтяжелых элементов?

• Есть ли границы существования элементов в природе?

• Как происходил нуклеосинтез элементов во Вселенной?

• Что обуславливает возможную стабильность сверхтяжелых элементов?

• Насколько эта проблема фундаментальна и есть ли у нее политический аспект?

• Возможности современной экпериментальной техники для ее решения.

• Что такое нейтронная материя? Можно ли изучать ее в лабораторных условиях, а не только в процессе исследования астрофизических объектов, таких как нейтронные звезды и т. д.? Тенденции в мировой науке.

• Нужно ли обществу изучение вышеуказанных фундаментальных проблем науки? Приводит ли оно к появлению новых идей в виде новых технологий, источников энергии, медицинских приборов и т. п.


Обзор темы

Известно, что все элементы от самого легкого (водорода) до самого тяжелого (урана) составляют окружающий нас мир. Они существуют в Земле. Это значит, что время их жизни больше, чем возраст самой Земли. Все элементы после урана — тяжелее его. Они образовались когда-то в процессе нуклеосинтеза, но не дожили до наших дней. Сегодня их можно получить только искусственным способом.

Концепция атома общеизвестна: ядро, которое содержит всю массу атома и его положительный заряд, и электронные орбитали. Гипотетически оно может существовать до атомных номеров: 160 и, быть может, 170. Однако граница существования элементов намечается значительно раньше, и причина кроется в нестабильности самого ядра. Поэтому вопрос о пределах существования элементов должен быть адресован ядерной физике. Если посмотреть на ядра, которые содержат разное число протонов и нейтронов, то стабильные элементы встречаются только до свинца и висмута. Затем (рис. 1) расположен «небольшой полуостров», в котором обнаружены в Земле только торий и уран. Из этого следует, что вопрос о пределах существования элементов зависит от стабильности ядер, и должен быть адресован ядерной физике.

Рис. 1. Карта изотопов с атомными номерами 70Zі. Стабильность атомов показана плотностью цвета согласно правой шкале. Для области 112Zі и 165Zі приведены теоретические предсказания периодов полураспада гипотетических сверхтяжелых атомов.

Как только мы продвигаемся за уран, время жизни ядер резко падает. Изотопы заурановых элементов радиоактивны, они испытывают альфа-распад. Время жизни ядер уменьшается в логарифмическом масштабе. Эта логарифмическая шкала показывает, что от урана (92-элемента) до 100-го элемента стабильность ядер уменьшается на 20 с лишним порядков.

На самом деле, положение оказалось еще более сложным. Спонтанное деление — четвертый тип радиоактивности — настигает альфа-распад в области 100-го элемента, и в дальнейшем время жизни ядер уменьшается значительно быстрее.

Спонтанное деление было открыто К. А. Петржаком и Г. Н. Флеровым 60 лет тому назад как редкая разновидность распада урана. Оно становится основным, когда речь заходит о более тяжелых элементах.

Объяснение явления спонтанного деления было дано Нильсом Бором в 1939 г. Согласно Н. Бору, подобный процесс может произойти, если предположить, что ядерное вещество обладает свойствами бесструктурной материи типа капли заряженной жидкости. Если капля испытывает деформацию под действием электрических сил, то ее потенциальная энергия растет до определенного предела, а затем уже необратимо уменьшается с ростом деформации до тех пор, пока капля не разделится на две части. Таким образом у ядра урана возникнет некий барьер, который удерживает это ядро от деления на протяжении 1016 лет.

Если перейти от урана к более тяжелому элементу, в ядре которого кулоновские силы значительно больше, барьер понижается, и вероятность деления сильно возрастает. Наконец, при дальнейшем увеличении заряда ядра мы придем к пределу, когда уже нет никакого барьера, т. е. когда даже сферическая форма капли оказывается неустойчивой к разделению на две части.

Это и есть предел стабильности ядра. Согласно расчетам Бора и Уиллера этот предел ожидался для элементов с атомными номерами 104–106.

Совершенно неожиданным было обнаружение в 1962 г. в Дубнинской лаборатории ядерных реакций еще и другого периода полураспада у тяжелых ядер, включая уран. Т. е. у одного и того же ядра могут быть два однотипных распада с различной вероятностью, или два времени жизни. Для урана — одно время составляет 1016 лет, что и было обнаружено Флеровым и Петржаком, а второе очень короткое, всего 0,3 микросекунды. При двух периодах полураспада надо полагать наличие у ядра двух состояний, из которых происходит деление. Это никаким образом не вписывается в представление о капле.

Два состояния могут быть только в том случае, если тело не аморфное, а имеет внутреннюю структуру.

Итак, ядерное вещество не является полным аналогом капли заряженной жидкости

. Капля есть некое приближение к описанию ядерной материи; ядро же имеет внутреннюю структуру.

Вопросами ядерной структуры серьезно занялись теоретики-ядерщики; в нашей стране — В. М. Струтинский, С. Т. Беляев, В. В. Пашкевич и др. Они решали довольно сложную задачу — как объяснить, что барьер урана является двугорбым и как меняется структура ядра при его деформации.

И это было объяснено. Но если найденное теоретиками объяснение правильно отражает свойства ядер, то когда мы придем к сверхтяжелым элементам, картина будет совсем не такой, как прогнозировалось для капли жидкости. В тяжелых элементах эта структура будет проявляться в полной мере там, где капля несостоятельна, и будет возникать так называемый структурный барьер. А это означает, что ядро может жить очень долго.

Этот нетривиальный вывод теории привел, по существу, к предсказанию гипотетической области стабильности сверхтяжелых элементов, расположенных далеко от тех элементов, которые известны и с которыми мы привыкли работать.

Как только это было предсказано, все крупнейшие лаборатории мира буквально бросились на то, чтобы экспериментально проверить эту гипотезу. Этим занимались в Соединенных Штатах, во Франции, в Германии. Однако во всех опытах были получены отрицательные результаты.

Последние два года в Дубнинской лаборатории проводились эксперименты по синтезу новых, самых тяжелых элементов с атомными номерами 114 и 116. Задача состояла в том, чтобы получить атомы новых элементов, ядра которых обладают большим избытком нейтронов. Только в этом случае мы смогли бы приблизиться к границам гипотетического «острова стабильности» и наблюдать увеличение времени жизни сверхтяжелых ядер.

Результаты опытов привели к выводу о том, что «остров стабильности» действительно существует.

Каковы пути получения (синтеза) сверхтяжелых ядер? Сначала использовался нейтронный метод синтеза, когда в ядро вгоняется очень много нейтронов. В этом случае естественным было бы облучение исходно стартового вещества мощным потоком нейтронов. Для этого использовались все более и более мощные реакторы. Однако, реакторный способ синтеза исчерпал себя на фермии (элементе с атомным номером 100), потому что изотоп фермия с массой 258, который должен получаться в результате захвата нейтронов, живет всего 0,3 миллисекунды. Вся цепочка последовательного захвата нейтронов разорвалась на ступени захвата 20-го нейтрона. Здесь же необходимо пройти более 60 ступеней. Нейтронный метод не пошел.

Попытка американских исследователей использовать другой способ — получить сверхтяжелые элементы в ядерных взрывах, т. е. в мощном импульсном потоке нейтронов, в конечном итоге привела к образованию того же изотопа 100-го элемента с массой 257.

Бесперспективность нейтронного метода привела к идее использовать принципиально иной способ синтеза сверхтяжелых элементов, который начал развиваться в середине 50-х годов — «тяжело-ядерный». Он заключается в том, что два тяжелых ядра сталкиваются друг с другом в надежде на то, что они сольются и как результат получится ядро суммарной массы. Для того, чтобы произошла такая реакция, одно из ядер необходимо разогнать до скорости примерно 0,1 скорости света. Эту функцию выполняют ускорители. То, что мы знаем сегодня о свойствах тяжелых элементов второй сотни, было получено с помощью ускорителей тяжелых ионов в реакциях этого типа.

Каковы свойства трансурановых элементов?

Если 92-элемент — уран живет миллиард лет, то тяжелое ядро 112-элемента живет всего 0,1 миллисекунды. Действительно, увеличение атомного номера на 20 единиц приводит к уменьшению времени жизни ядра более чем в 1020 раз. Однако, «остров стабильности» расположен там, где ядра содержат значительно больше нейтронов. Поэтому надо двигаться в сторону более нейтронно-избыточных ядер. Это трудно осуществить, так как в стабильных нуклидах отношение числа протонов к числу нейтронов строго определено. Было решено использовать реакции, в которых большой нейтронный избыток изначально задан как в ядре материала мишени, который нарабатывается в ядерном реакторе, так и в ядре-снаряде, который в данном случае был выбран в качестве ядра кальция-48.

Кальций-48 — стабильный изотоп кальция, элемента с атомным номером 20. Кальция в природе много. Но изотоп кальция с массой 48 крайне редок. Его содержание в обычном кальции всего 0,18%. Выделить его из кальция — задача неимоверно трудная. Тем не менее, если бы нам удалось ускорить ионы кальция-48, то, облучая уран, плутоний или кюрий, мы могли бы пробраться в заветную область, где ожидается подъем стабильности, и там должны были бы почувствовать эффект резкого подъема времени жизни сверхтяжелых элементов.

В конкретном эксперименте была выбрана реакция, где в качестве исходного вещества использовался плутоний (Z = 94), его самый тяжелый изотоп с массой 244, а в качестве бомбардирующего иона изотоп кальция-48. Мы рассчитывали на то, что реакция слияния этих ядер приведет к образованию 114-элемента, который должен быть более устойчивым по сравнению с элементами, поученными ранее.

Для того, чтобы поставить подобный опыт, нужно было создать ускоритель с мощностью пучка кальция-48, превосходящую все известные ускорители в десятки раз. При этом он должен был дать высокую интенсивность ускоренных ионов и расходовать как можно меньше дорогостоящего кальция-48. Это потребовало длительных и напряженных поисков решения задачи. В конце концов решение было найдено и в течение 5 лет такой ускоритель в Дубне был создан. При очень малом расходе вещества (0,3 мг/час) была получена интенсивность пучка в несколько единиц на 1012 ионов в сек. Теперь можно было ставить эксперимент в сто и в тысячу раз более чувствительный, чем это делалось ранее дубнинцами и их коллегами в других странах на протяжении последних 25 лет.

Суть самого эксперимента состояла в следующем. Получив пучок кальция, облучается мишень из плутония. Тяжелый изотоп плутония-244 был предоставлен Ливерморской Национальной Лабораторией (США). Если в результате процесса слияния двух ядер образуются атомы нового элемента, то они должны вылетать из мишени и вместе с пучком продолжать движение вперед. Здесь их надо отделить от ионов кальция-48 и других продуктов реакции. Эту функцию выполняет сепаратор (рис. 2), в котором присутствует поперечное электрическое поле. Поскольку скорости ядер разные, пучок утыкается в стопер, в то время как тяжелые ядра отдачи 114-элемента совершают криволинейную траекторию и в конце концов доходят до детектора. Детектор распознает тяжелое ядро и фиксирует его распад.

Что, собственно говоря, можно ожидать дальше? Если справедлива гипотеза о том, что существует «остров стабильности» в области сверхтяжелых элементов и эти ядра очень устойчивы относительно спонтанного деления, они должны испытывать другой тип распада — альфа-распад.

Иными словами, ядра на вершине и вблизи вершины этого острова, устойчивые к спонтанному делению, должны быть альфа-радиоактивными. Альфа-радиоактивное ядро, как известно, спонтанно выбрасывает альфа-частицу (ядро гелия), состоящую из двух протонов и двух нейтронов, переходя в дочернее ядро. Для выбранной реакции — это переход 114-го в 112-й элемент. Ядра 112-го элемента тоже должны испытывать альфа-распад и переходить в ядра 110-го элемента и т. д. Но по мере последовательных альфа-распадов мы все дальше и дальше отдаляемся от вершины стабильности и в конце концов попадем в море нестабильности, где преобладающим типом распада будет спонтанное деление. Для экспериментатора это весьма яркая картина: в результате последовательных альфа-распадов, каждый из которых оставляет в детекторе энергию около 10 МэВ, происходит деление, в котором сразу высвобождается энергия около 200 МэВ. На этом цепочка распадов обрывается.

Такую цепочку можно наблюдать, если справедлива теоретическая гипотеза. Действительно, в течение эксперимента, который продолжался непрерывно три месяца, ученые впервые наблюдали то, что ждали.

Рис. 3а. Цепочки последовательных распадов сверхтяжелых атомов с Z = 114 и 116, зарегистрированных в ядерных реакциях с ионами 48Са. Для каждого распада указаны значения энергии, времени прихода сигнала и его позиционной координаты на поверхности детектора площадью 50 см².

После того, как ядро отдачи пришло в детектор, который измеряет его энергию, скорость и координаты места его остановки с высокой точностью, была зарегистрирована альфа-частица с энергией 9,87 МэВ через секунду после остановки. Интересно, что в самом тяжелом ядре, синтезированном ранее, это время занимало всего одну десятитысячную долю секунды. Здесь — секунда.

Затем, спустя 10,3 секунды (тоже долгое время), вылетела вторая альфа-частица с энергией 9,21 МэВ и затем, спустя 14,5 секунд, произошло спонтанное деление. Вся цепочка распадов заняла время около 0,5 минут.

Второе событие было такое же, как первое. Оба эти события совпадают друг с другом по 13-ти параметрам. Поэтому вероятность случайных совпадений сигналов в детекторе, имитирующих подобный распад, составляет всего 10−16.

В этом же эксперименте наблюдалось и другое событие, значительно более долгоживущее. Здесь уже распад исчисляется минутами и десятками минут.

Если отклониться в область ядер с дефицитом нейтронов, то спонтанное деление становится все более и более вероятным, что и было обнаружено (когда вместо мишени из плутония-244 использовался более легкий изотоп — плутоний-242). Это точно воспроизводит сценарий, который был предсказан теорией о том, что остров находится справа, среди ядер, обогащенных нейтронами.

Таким образом, синтезированные ядра-изотопы 114-элемента и их дочерние продукты альфа-распада, новые изотопы 112 и 110 элементов уже испытывают действия этих структурных сил, формирующих «остров стабильности» сверхтяжелых элементов. И несмотря на то, что они находятся на значительном расстоянии от вершины острова, тем не менее, их времена составляют минуты и десятки минут (рис. 4). Это примерно на 5 порядков повышает их стабильность по сравнению с изотопами тех же элементов, находящихся вдали от границы острова.

Было решено пойти дальше, подняться еще на одну ступень и попытаться синтезировать 116-й элемент, используя в качестве мишени изотоп 96-элемента — кюрия с массой 248 в сочетании все с тем же кальцием-48.

Уникальное вещество — кюрий-248 было получено на мощном реакторе НИИ Атомных Реакторов в г. Димитровграде. Наблюдение цепочки распадов 116-элемента было бы еще одним доказательством получения 114-элемента — в первом случае он был получен непосредственно при облучении плутониевой мишени; в этой же реакции в результате распада более тяжелого родителя.

Рис. 4. Карта нуклидов с указанием цепочек радиоактивного распада атомов, синтезированных в ядерных реакциях под действием ускоренных ионов 48Са. Топографический фон демонстрирует силу структурных эффектов в ядре атома.

Такой эксперимент был поставлен недавно — и здесь ученые пошли на некоторый риск.

Если в реакции образуется 116-элемент, то после его альфа-распада должно быть получено ядро 114-элемента; иными словами, в этом опыте ученые должны были еще раз (уже третий) наблюдать кроме 116-элемента всю цепочку распада 114-элемента.

После вылета альфа-частицы от распада 116-элемента, ускоритель выключался, и выключалось все силовое оборудование в лаборатории для того, чтобы создать абсолютно бесфоновые условия. Действительно, после того, как тяжелое ядро отдачи пришло в детектор, спустя 47 миллисекунд, вылетела альфа-частица с энергией 10,56 МэВ, которая отключила все мощное оборудование. После этого в совершенно спокойных условиях наблюдался вылет еще одной альфа-частицы, затем другой и следом — спонтанное деление.

Если сравнить цепочку распадов после отключения ускорителя с тем, что наблюдалось для 114-элемента, то можно увидеть полное совпадение по всем параметрам (рис. 3b). Это действительно был распад 114-го элемента, а, стало быть, предыдущая альфа-частица относится к 116-му. Произошло это 19 июля 2000 года. В 2001 году опыт был продолжен и в результате были синтезированы еще 2 ядра 116 элемента.

Теперь можно сравнить предсказание теории и результаты, полученные в эксперименте. Для 116-го элемента согласно теории с увеличением числа нейтронов в ядре от 166 до 176 время жизни ядра должно было возрасти на 5 порядков. Эксперимент дал величину примерно 6 порядков. Для 114-го элемента картина выглядит таким же образом. При увеличении числа нейтронов в этом ядре от 164 до 174 период полураспада возрастает более чем на 6 порядков. Для 112-элемента избыток в 10 нейтронов также увеличивает стабильность ядра на 5–6 порядков. Такая же картина характерна для изотопов 110-элемента.

Это хорошее согласие с теоретической гипотезой. Кроме того, эксперимент показывает, что сверхтяжелые нуклиды в этой области более долгоживущие, чем это следовало из теории.

Следует обратить внимание на вершину «острова стабильности». Эта вершина может составлять миллионы лет. Она не дотягивает до возраста Земли, который составляет 4,5 миллиарда лет. Однако, если принять во внимание, что в эксперименте мы имеем превышение стабильности над расчетными значениями на отрогах «острова стабильности», то не исключено присутствие сверхтяжелых элементов в природе, в нашей системе, либо в космических лучах, т. е. в других системах. Там могут существовать сверхтяжелые элементы, время жизни которых будет исчисляться миллионами лет.

Важно еще одно обстоятельство: теперь таблица элементов пополнилась новыми 114 и 116 элементами. Эксперименты дали новое звучание известным ранее 112, 110, 108 элементам, поскольку увеличение нейтронов привело к существенному возрастанию времени их жизни. Это дает возможность изучать химические свойства этих элементов. Элементы 112-ый, 110-ый и 108-ой, которые живут минуты, стали вполне доступны для исследования их химических свойств методами современной радиохимии. Можно ставить опыты по проверке фундаментального Закона Менделеева относительно унификации свойств в колонках. Применительно к сверхтяжелым элементам мы должны считать, что 112-ый элемент — гомолог кадмия, ртути; 114-ый элемент — аналог олова, свинца и т. д. Пока это просто экстраполяция наших представлений на ранее неизвестные элементы. Фундаментальный Закон периодичности химических свойств элементов можно теперь проверять экспериментально.

Стабильные элементы заканчиваются свинцом и висмутом. Ядра этих атомов являются магическими, что определяет повышенную энергию связи нуклонов в ядре. Затем следует область радиоактивных элементов, среди которых торий и уран наиболее устойчивы. Их период полураспада сравним с возрастом нашей планеты. По мере продвижения в сторону более тяжелых элементов время жизни ядер резко уменьшается. Полуостров радиоактивных элементов имеет выраженные границы. Теория предсказывала, что за «полуостровом» будут следовать «острова стабильности». Они будут расположены в области очень тяжелых элементов, ядра которых обогащены нейтронами.

Попытки получить эти ядра в мощных потоках нейтронов не увенчались успехом. С другой стороны, в реакциях с тяжелыми ионами, начиная с 50-х годов, удалось синтезировать 12 искусственных элементов с атомными номерами более 100. Но в ядрах этих элементов не удалось получить избыток нейтронов, который позволил бы ответить на вопрос: кончается мир «полуостровом» радиоактивных ядер или за ним будет следовать «остров стабильности» еще более тяжелых — сверхтяжелых элементов.

Используя пучки ускоренных ионов изотопа кальция-48 и выбирая в качестве мишени искусственные элементы — тяжелые изотопы плутония и кюрия, полученные в мощных реакторах, ученым удалось подойти лишь к границам этого гипотетического «острова стабильности» и уже здесь обнаружить значительное повышение стабильности сверхтяжелых элементов. Опыты продолжаются, на очереди — 118 элемент.

Что же дальше? Достигнутый успех породил новые замыслы освоения открытой terra incognita. Прежде всего, хотелось бы получать ядра сверхтяжелых элементов (СТЭ) в больших количествах. Конечно, сам факт открытия нового элемента всего по двум наблюденным атомам впечатляет, но для более полного изучения требуется значительно большее количество. Необходимо создание принципиально новых, более эффективных экспериментальных установок. На проектные работы ушло полгода и в настоящее время в Лаборатории осуществляется проект создания Масс-Анализатора Сверхтяжелых Атомов (MASHA). Аналогов такой экспериментальной установки в мире нет. С вводом ее в действие ученые рассчитывают получать уже десятки атомов СТЭ и исследовать их свойства более широко. Реализуется также проект DRIBs, в котором два мощных ускорителя объединяются в единый комплекс, что позволит ускорять атомы радиоактивных изотопов, в частности олова-132. Это даст принципиально новые возможности синтеза СТЭ.

Минатом подключил к программе свои организации и выделил необходимые финансы (по 15 млн руб. ежегодно в течение 4 лет). Миннауки выделил специальный грант в размере 1 млн руб. От РАО ЕС было получено эксклюзивное право на выделение электроэнергии для питания ускорителей при проведении экспериментов. Американцы из Ливермора прислали бесплатно плутоний-244. Губернатор Московской области Б. В. Громов выделил Объединенному институту ядерных исследований из своего резерва средства для финансирования исследований по сверхтяжелым элементам (10 млн руб. в 2001 г. и 15 млн руб. в 2002 г.). Не вызывает сомнений, что интеллектуальные и технические ресурсы, накопленные в Дубне и других аналогичных центрах России, необходимо использовать для развития современных высокотехнологичных и наукоемких процессов, которые только и могут обеспечить в будущем конкурентоспособность российской продукции на мировом рынке.


Библиография

Bohr N., Wheeler J. The Mechanism of Nuclear Fission//Phys. Rev. 1939. № 56.

Flerov G. N., Petrzhak K. A. Spontaneous fission of 238U//Phys. Rev. 1940. № 58; J. Phys. USSR. 1940. № 3.

Oganessian Yu. Ts., Yeremin A. V., Popeko A. G. et al. Synthesis of nuclei of superheavy element 114 in reaction induced by 48Ca//Nature. 1999. № 400.

Oganessian Yu. Ts., Utyonkov V. K., Lobanov Yu. V. et al. The synthesis of superheavy nuclei in the 48Ca + 244Pu reaction//Phys. Rev. Lett. 1999. № 83.

Oganessian Yu. Ts., Yeremin A. V., Popeko A. G. et al. Observation of the decay of 292116//Phys. Rev. 2001. C 63. 011301/1–011301/2.

Seaborg G. T. Man-Made Transuranium Elements. N.-Y., 1963.
Admin
Admin
Admin

Сообщения : 2005
Дата регистрации : 2009-08-09

https://auelhan.forum2x2.ru

Вернуться к началу Перейти вниз

Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона) Empty Re: Сверхтяжелые элементы (беседы Гордона)

Сообщение автор bokova_nina Пн Июл 15, 2013 1:33 am

Спасибо за информацию)))

bokova_nina
новичок

Сообщения : 3
Дата регистрации : 2012-10-12
Место жительства : Ростов-на-Дону
Возраст : 66

Вернуться к началу Перейти вниз

Вернуться к началу

- Похожие темы

 
Права доступа к этому форуму:
Вы не можете отвечать на сообщения