МОСКВА, 1 февраля. /ТАСС/. Специалисты Объединенного института ядерных исследования (ОИЯИ) в Дубне завершили большую серию опытов с целью синтезировать пока неизвестный 120-й элемент таблицы Менделеева, в результате чего впервые в мире получили пять новых изотопов сверхтяжелых элементов. Об этом сообщили в пресс-службе института.
"За время работы фабрики сверхтяжелых элементов в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ в 2020 - 2022 годах впервые в мире были получены пять новых изотопов сверхтяжелых элементов: лоуренсий-264, московий-286, дармштадтий-276, хассий-272 и сиборгий-268. <...> Основные задачи этих экспериментов - синтез новых (119-го и 120-го) сверхтяжелых элементов, а также исследование свойств элементов уже известных", - отметили в пресс-службе.
Синтез новых и уточнение свойств полученных
В самом большом эксперименте 2022 года использовали реакцию, которая еще не изучали нигде в мире, - обстрел "мишени" из тория-232 пучками ионов кальция-48. В этой комбинации были получены сразу три неизвестных ранее изотопа: дармштадтий-276 (шесть событий), хассий-272 и сиборгий-268 (по два события). Торий имеет атомный номер 90, сиборгий - 106, хассий - 108 и дармштадтий - 110.
Меньше всего живет дармштадтий-276. По словам физиков, оказалось, что за доли миллисекунды он распадается в хассий-272, а хассий, в свою очередь, через сто миллисекунд претерпевает аналогичный альфа-распад в сиборгий-268, который в течение 10-15 секунд спонтанно делится.
"Попытаться на фабрике синтезировать ядро, для которого ожидается выживаемость даже ниже, чем для 120-го элемента, было очень важно, чтобы продемонстрировать, что мы можем проводить эксперименты с очень низкими сечениями - [вероятностями успеха синтеза]. Ниже, чем мы работали до сих пор. И этого тоже удалось добиться", - пояснил ученый секретарь лаборатории Александр Карпов.
Как предполагают физики, изотопы будущего 120-го элемента, которые могут получить в одной из возможных реакций синтеза, пройдут по цепочке распада через дармштадтий-276, хассий-272 и сиборгий -268. "Поэтому очень важно было получить эти ядра отдельно, изучить их свойства, чтобы потом, при наблюдении событий синтеза 120-го, у нас была твердая убежденность, что мы правильно идентифицируем ядра", - уточнил Карпов.
Весной 2023 года в лаборатории планируется продолжить исследование реакции кальций-торий, но уже при большей энергии пучка. Ученые надеются на уточнение свойств только что открытого дармштадтия-276 и на синтез других, пока еще неизвестных изотопов этого элемента, а именно дармштадтий-275 или дармштадтий-274.
Пригодился весь накопленный опыт
Ранее, в ходе первых экспериментов на фабрике СТЭ, по синтезу изотопов московия [элемента с атомным номером 115] путем реакции кальция-48 и америция-243, удалость получить еще один новый изотоп - лоуренсий-264. Время его жизни составило около пяти часов. Этот эксперимент вроде бы повторял уже поставленные в разных странах. "В первом же эксперименте, в этих, казалось бы, известных и хорошо изученных реакциях, мы увидели новый изотоп лоуренсия-264. Для нас это было показателем того, что фабрика сверхтяжелых элементов действительно работает так, как было задумано, и превосходит по своим возможностям установки предыдущего поколения", - рассказал Карпов.
По словам ученого, прежде считалось, что распад московия-288 идет по цепочке нескольких альфа-распадов и примерно через сутки завершается спонтанным делением дубния-268. Однако ученым Лаборатории ядерных реакций удалось установить, что почти в половине случаев дубний действительно делится, а в оставшихся примерно 50% случаев - испускает альфа-частицу, образуя лоуренсий-264, который до этого не наблюдался. Было зафиксировано около 50 событий образования лоуренсия-264 из 110 событий московия-288.
Физики дали высокую оценку своему ускорительному комплексу, в который, по словам Карпова, вложен весь опыт по созданию ускорителей и сепараторов, который накопили в ОИЯИ за предыдущие десятилетия, с учетом всех идей по улучшению параметров установок. Преимущество комплекса еще и в том, что ученые Лаборатории ядерных реакций имеют возможность работать на нем практически круглый год, тогда как в других научных центрах время сеансов на ускорительных комплексах приходится делить между исследовательскими группами, работающими в разных направлениях.
Осуществление таких масштабных работ стало возможным в том числе благодаря гранту Минобрнауки РФ на 2020 - 2022 годы "Сверхтяжелые ядра и атомы: пределы масс ядер и границы Периодической таблицы Д. И. Менделеева". Научный руководитель гранта - академик Юрий Оганесян, он же научный руководитель Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ, административный руководитель - Александр Карпов.
Программа экспериментов по синтезу новых изотопов сверхтяжелых элементов реализуется при ведущем участии ученых ОИЯИ, а среди соавторов есть представители России, Казахстана и Чехии. Работа ведется в сотрудничестве с учеными Окриджской национальной лаборатории США, Институтом современной физики Китайской академии наук и Сямэньским университетом. Материал для мишеней и пучка (кальций-48) был наработан на предприятиях ГК "Росатом" (Россия).