Путь к сверхтяжелым элементам

Многие физики-ядерщики уверены, что в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева существует остров стабильности сверхтяжелых элементов, еще не открытых. Ученые предполагают, что эти элементы не распадаются в течение нескольких секунд. Поэтому исследователи проводят эксперименты, нацеленные на получение новых ядер и измерение времени их жизни. Искать неизвестные ядра помогают современные ускорители, с помощью которых удается синтезировать следовые количества экзотических элементов.

Один из них — циклотрон Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (США). Его интенсивный ионный пучок дает возможность получить элементы с номерами более 114. Для этого пучок фокусируют на специальной мишени, которая покрыта тонким слоем трансурановых элементов. Ионы высоких энергий с зарядом свыше 48 бьют по мишени и вызывают в ней различные ядерные реакции, в том числе синтез сверхтяжелых ионов, которые затем вылетают из мишени. Эти ионы разделяют в электромагнитном сепараторе по зарядам и массам и направляют в детектирующую систему, конструкция которой критически важна для точной фиксации свойств новых ядер.

В этом году исследователи Лундского университета (Швеция) под руководством его сотрудника Дирка Рудольфа (Dirk Rudolph) разработали, испытали и привезли в лабораторию Лоуренса новый детектор тяжелых элементов, состоящий из 14 кремниевых пластин. Сразу после его установки физики всего за восемь дней эксперимента смогли зарегистрировать две цепочки редких распадов сверхтяжелого элемента, ядра которого родились при облучении плутониевой мишени ионами титана. Ученые выяснили, что цепочки представляют собой следы элемента ливермория, в атомном ядре которого содержится 116 протонов и 174 нейтрона.

Эксперименты с ливерморием физики лаборатории продолжат до конца 2024 года. Однако уже сейчас ясно, что новый детектор для поиска элементов с зарядом более 118 успешно прошел свою главную проверку. Она была последней ступенью перед длительной серией экспериментов по получению элемента со 120 протонами. Она начнется в следующем году и, по сообщениям ученых, может занять несколько лет. Статья об исследовании опубликована в издании Physical Review Letters.