Яндекс.Погода

воскресенье, 5 декабря

пасмурно-8 °C

Итоги 25-летнего «штурма» острова стабильности элементов подвели на семинаре в ЛЯР ОИЯИ в Дубне

22 дек. 2016 г., 12:51

Просмотры: 939


Общелабораторный семинар «Открытие сверхтяжелых элементов. Новое пополнение» прошел 20 декабря в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. С докладом на эту тему выступил научный руководитель Лаборатории ядерных реакций Юрий Оганесян.

Этот семинар стал один из тех немногих, имеющих статус общелабораторного, которые проходят при участии высших руководителей Института. Так, в конференц-зале ЛЯР в этот день собрались не только сотрудники и руководители Лаборатории ядерных реакций, но также директор ОИЯИ Виктор Матвеев, вице-директора Михаил Иткис, Рихард Ледницки, Григорий Трубников, главный инженер ОИЯИ Григорий Ширков, директора и ведущие сотрудники других лабораторий Института.

Открывая семинар, Виктор Матвеев подчеркнул: речь пойдет о достижениях лаборатории, «которыми мы все гордимся, и которыми будут гордиться наши преемники».

Приступая к докладу, Юрий Оганесян напомнил ключевые даты 2016 года: 105 лет открытия атомного ядра, 60 лет деятельности ОИЯИ, 25 лет с начала «штурма» острова стабильности сверхтяжелых элементов. А в ноябре в число знаменательных событий года вошло решение международного союза чистой и прикладной химии (ИЮПАК) о пополнении таблицы Менделеева четырьмя новыми сверхтяжелыми элементами с номерами от 113 до 118. Причем 115-й элемент получил название «московий» в честь исторической земли Московии, на которой расположен ОИЯИ, 118-й – «оганессон» в честь академика Оганесяна, более 30 лет возглавляющего в ЛЯР исследования, связанные с синтезом новых элементов.

Докладчик в очередной раз уточнил, в чем важность для науки в целом открытия каждого нового элемента: «полученный результат расширяет и частично меняет наши воззрения на устройство материального мира». А в ходе доклада проследил, как развивалась мировая научная мысль, начиная с 1808 года, когда были известны 36 химических элементов и считалось, что атом неделим. Английский ученый Дальтон сформулировал передовую на тот момент теорию: «Все атомы одного элемента подобны и имеют одинаковый вес». Кроме того: «В химических реакциях не образуется и не исчезает материя».

1869 – следующий этапный год, когда на основе анализа 63-х известных к тому времени элементов наш Менделеев обнаружил: свойства элементов периодически повторяются – и создал свою знаменитую таблицу. А вслед затем ученые пришли к нетривиальной мысли: если свойства элементов периодически повторяются, значит, «атом из чего-то состоит».

1911 год – науке известны 86 элементов, Резерфорд создает планетарную модель атома (ядро и вращающиеся на орбитах электроны).

1929 год – Георгий Гамов создает капельную модель атомного ядра (плотность ядерной жидкости на 15 порядков больше плотности воды). И тут впервые речь заходит о пределах материального мира: насколько большой может быть это «ядро-капля»? Теоретически: если в ядро урана добавлять протоны, то самый тяжелый элемент будет с номером 100 – дальше никаких элементов по капельной теории быть не должно.

1940 год – Флеров и Петржак установили, что у атомов тяжелых элементов есть два времени жизни: они могут распадаться или через 14 млрд лет или через несколько миллисекунд. Вывод: капельная модель «не работает». Принята т. н. «микроскопическая теория».

1960-е годы – в научных центрах Запада и в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ начались поиски элементов с номерами более 100. Время жизни обнаруженных элементов катастрофически приближается к нулю.

1969-1970  - теоретически предсказано существование острова стабильности в районе 114-116 элементов, то есть время жизни этих и более тяжелых элементов должно увеличиваться.

1970-1985 – «всемирный штурм» острова стабильности. Используется метод «холодного синтеза»

1975 – в ЛЯР начали эксперименты на пучках кальция-48,.

1980-е – выйти на остров стабильности экспериментально не удалось. Ученые

 в США, Германии, Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН): «доказать, что остров стабильности существует, невозможно». Ученые в Дубне: «остров стабильности существует, мы просто до него не дотянулись».

В ЛЯР создана ускорительная установка с чувствительностью в 100 раз выше прежней. От метода «холодного синтеза» отказались.

1999 – в конце года первый раз в эксперименте зафиксировано «рождение» элемента 116 и – после его альфа-распада – элемента 114. В начале 2000 года об открытии острова стабильности доложено на президиуме РАН, опубликована статья в западном научном журнале.

«За следующие 15 лет было много экспериментов и много новых элементов, – подвел итог выступающий, – всего получено 52 новых ядра в 52-х новых точках от 104-го до 118-го, в том числе 7 – на острове стабильности». Специальными экспериментами подтверждено, что это действительно остров: при небольшом отклонении массы ядер время жизни изотопов падает катастрофически.

Чего стоил 25-летний научный поиск? Докладчик привел не только цифры: 70 тысяч часов ускорительного времени, 45 млн долларов финансовых затрат – но и список из 20 фамилий: «Мы потеряли за эти годы наших товарищей, каждый из них внес вклад в общий успех, мы их никогда не забудем»…

Что же касается науки, итог «штурма» таков: «Фундаментальные представления современной теории о пределах массы ядер с открытием 114 и 116 элементов получили экспериментальное подтверждение». С помощью квантовой механики теоретически масса ядер рассчитана до 172 элемента, но в этих областях масс проявляются релятивистские эффекты (меняются энергии связи частиц и т. д.). То есть элементы будут «вести себя не так, как предписывает им место в таблице Менделеева», которая, судя по теории, дальше перестает быть периодической.

Для продвижения в эти неизвестные области в ЛЯР и строится новый сверхмощный циклотрон как основа Фабрики сверхтяжелых элементов. Получать еще более тяжелые планируют с помощью пучков титана-50. «Кальциевый эскалатор закончился, – подчеркнул Ю.Ц. Оганесян. – Нам есть чем гордиться, завершая эту семилетку, но в следующие семь лет нам будет труднее».

Обсудить тему

Введите символы с картинки*