Астронет: Поиск 115-й элемент - преддверие "острова стабильности"? http://variable-stars.ru/db/msg/1193424

115-й элемент - преддверие "острова стабильности"?
29.09.2003 17:11 | Поиск, Москва

Невиданно долго - более 20 часов - "прожил" изотоп, полученный в результате сложнейшего эксперимента, проведенного учеными Дубны 23 сентября на Менделеевском съезде в Казани ученые из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) объявили о синтезе 115-гo и 113-го элементов таблицы Д.И.Менделеева. Предлагаем вниманию читателей изложение препринта научной статьи об этом открытии, направленной в журнал "Physical Review".

Открытие в 1940-1941 гг. первых искусственных элементов - нептуния и плутония - явилось началом нового направления ядерной физики и химии по исследованию свойств трансурановых элементов и их применению во многих областях науки и техники. С тех пор вопрос о существовании верхней границы таблицы элементов Д.И.Менделеева представляет большой интерес для фундаментальной науки о строении материи и ее превращениях. Подобные исследования проводятся во многих крупных научных центрах Германии, США, Японии, Франции и в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне.

В результате многолетней и интенсивной работы физиками-ядерщиками были синтезированы 17 новых элементов вплоть до 112-го. Было обнаружено, что с увеличением атомного номера элемента время его жизни резко падает. Так, если уран, имеющий атомный номер 92, живет около 1 миллиарда лет, то 112-й элемент - только 0,00002 секунды.

Однако в середине 1960-х годов теоретиками было выдвинута гипотеза о возможном существовании очень тяжелых долгоживущих атомных ядер, принадлежащих ток называемым "островам стабильности' ранее неизвестных сверхтяжелых элементов.

Эта гипотеза впервые получила экспериментальное подтверждение в Дубне, в исследованиях, проводимых группой академика Ю.Ц.Оганесяно в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н.Флерова совместно с группой из Ливерморской национальной лаборатории (США). Были синтезированы 114-й и 116-й элементы и показано, что они живут в десятки и сотни тысячи роз дольше, чем их более легкие предшественники.

Наиболее интригующие результаты ожидались при синтезе элементов с нечетными атомными номерами, в частности, при изучении свойств радиоактивного распада 113-го и 115-го элементов. По теоретическим предсказаниям, 115-й элемент должен был испытывать альфа-распад (испускать ядро гелия) и трансформироваться в 113-й элемент. Тот, в свою очередь, в результате аналогичного процесса, должен переходить в элемент 111-й. Затем можно было ожидать появление элементов с номерами 109, 107 и т.д. Таким образом, эксперимент позволял наблюдать все превращения рассматриваемого радиоактивного семейства. При этом предсказывались свойства каждого вновь образующегося элемента.

Для синтеза 115-го элемента мишень, изготовленная из 95-го элемента - америция, бомбардировалась ионами редкого изотопа 20-го элемента - кальция-48, ускоренного до 1/10 скорости света. После отделения атомов 115-го элемента от громадного количества побочных продуктов реакции осуществлялось их детектирование. Три раза детектор регистрировал одинаковую картину распада 115-го элемента: 5 последовательных альфа-распадов продолжительностью около 20 секунд (огромное время по ядерным масштабам), которые приводили к изотопу 105-го элемента - дубния. Этот изотоп "прожил" более 20-часов, прежде чем разделился на две части!

Столь продолжительная во времени цепочка распада 115-го элемента является прямым следствием существования "островов стабильности" сверхтяжелых элементов. С другой стороны, открытие долгоживущих изотопов дубния открывает широкие возможности для исследования его химических свойств. В настоящее время идет подготовка соответствующих опытов.

Работа проводилась в Дубне на ускорителе тяжелых ионов ОИЯИ с 14 июля по 10 августа 2003 года.