Новые трансурановые элементы. 9.11.2000 0:17. | УФН Химические элементы с порядковыми но­ме­рами 116 и 118 впервые созданы на циклотроне в Берклеевской лаборатории в эксперимен­тах по обстрелу свинцовой мишени ионами криптона с энергиями примерно 450 МэВ.  …однако теория пред­сказывает существование "острова стабильности" для тех элементов, которые имеют при­мерно 114 протонов и 173 нейтрона, такие элементы должны иметь относительно большое время полураспада. Изме­рение времен распада каждого из элемента цепочки подтвердило предсказанное существование "острова стабильности". Описываемые эксперименты были инициированы расче­тами польских физи­ков, которые показали принципиальную возможность создания сверхтяжелых эле­ментов с помощью использованной экспериментальной методики.

*  *  *

ФАМИЛОН – новый проект на фазотроне. Тема обсуждения – синтез новых элементов. Док­лад директора лаборатории М.Г. Иткиса был посвящен квазиделению тяжелых ядер – глубоко неуп­ругому процессу, конкурирующему с реакцией полного слияния, приводящей к синтезу сверхтяжелых элемен­тов. Были рассмотрены возможности выделения событий истинного деления (де­ления составного ядра), которое позволяет оценивать вероятность образования сверхтяжелого ядра в данной комбина­ции налетающего иона и ядра-мишени. … Дальнейшее использование пучка кальция-48 для синтеза таких ядер невозможно по причине отсутствия соответствующих мишеней. Альтернативой может быть использование плутониевых и кюриевых мишеней, применявшихся ра­нее, и пучка ионов никеля-64. Однако, здесь возникает вопрос о вероятности слияния такой мас­сивной частицы с ядрами актинидных мишеней. На этот вопрос предстоит ответить в будущих модельных экспериментах, предложенных док­ладчиком, на пучке никеля-64.

Источники: http://nuweb.jinr.ru/~muspin/familon, http://www.jinr.ru/~jinrmag/koi8/2001/29/soder.htm.

*  *  *

Стенограмма заседания Президиума РАН  21.11. 2000 г.

(Подборка цитат в преамбуле стенограммы и выделение текста зеленым цветом выполнены редак­цией еженедельника "Дубна"; стенограмма сокращена мною – Г.В.)

Докладчик Оганесян Юрий Цолакович – член-корреспондент РАН, научный руководитель Лабора­то­рии ядерных реакций им. Г.Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований.

Тема доклада: Синтез и исследование свойств новых сверхтяжелых элементов (новая об­ласть ядерной стабильности).

Ю. Ц. Оганесян: "…Теперь мы могли ставить эксперимент в сто и тысячу раз более чувствительный, чем это делали наши коллеги на протяжении последних 25 лет".

В. А. Матвеев: "Я уверен, что это открытие, яркое открытие".

В. Г. Кадышевский: "У нас направление, связанное с физикой тяжелых ионов, с синтезом сверхтяже­лых элементов, развивается таким образом, что оно оказывается признанным во всем мире".

С. С. Герштейн: "Это – несомненно выдающееся открытие, сделанное у нас… Оно может иметь боль­шое значение и для изучения Вселенной".

Ю. Г. Абов: "Это, прямо скажем, работы нобелевского уровня".

Б. Ф. Мясоедов: "Эти работы являются блестящим вкладом в копилку достижения отечественной науки".

О. М. Нефедов: "Очень хотелось бы надеяться, что приоритет российских ученых в этой области бу­дет не только признан, но и оценен по заслугам".

А. Ф. Андреев: "Это открытие, которое ведет вверх".

Г. А. Месяц: "Непросто получить выдающийся результат, в непростое время, да еще эксперименталь­ный, с рекордными параметрами".

Ю. Ц. Оганесян:

Тема моего сообщения – новые элементы, число которых может быть значительно большим, чем то, что мы учили в школе, когда проходили химию.

…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. … Попытка американских исследователей получить сверхтяжелые эле­менты в ядерных взрывах, то есть в мощном импульсном потоке нейтронов, тоже в конечном итоге привела к образованию того же изо­топа 100-го элемента с массой 257.

…Теория предсказывала, что за "полуостровом" будут следовать "острова стабильности". Они будут расположены в области очень тяжелых элементов, ядра которых обогащены нейтронами.

…С этого момента начал развиваться другой, совершенно искусственный метод синтеза: два тяже­лых ядра сталкивают друг с другом в надежде на то, что они сольются и в результате получится ядро суммарной массы. Для того, чтобы произошла такая реакция, необходимо одно из ядер 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.

Несколько слов о самом эксперименте.

…Мы решили 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.

…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. Надежда была на то, что реакция слияния этих ядер приведет к образова­нию 114-го элемента, который должен быть более устойчивым, чем полученные ранее бо­лее легкие элементы.

…Используя пучки ускоренных ионов изотопа кальция-48 и выбирая в качестве мишени искусствен­ные элементы – тяжелые изотопы плутония и кюрия, полученные в мощных реакторах, нам удалось подойти лишь к границам этого гипотетического "острова стабильности" и уже здесь обнару­жить силь­ный эффект – повышение стабильности в области сверхтяжелых элементов. Опыты продолжа­ются. Благодарю вас за внимание к моему сообщению.

А. Ф. Андреев – вице-президент РАН: Вы показывали время жизни. Почему-то все максимумы ле­жат примерно при одном и том же числе нейтронов. Это так или нет?

Ю. Ц. Оганесян: …В сверхтяжелых ядрах, обладающих большой массой, стабильность резко возрас­тает при подходе к замкнутой нейтронной оболочке с числом нейтронов 184. Подобная оболочка дейст­вует в свинце, но при 126 нейтронах. Как в химии, после аргона идет ксенон, так и в ядрах по­сле свинца идет сверхтяжелый элемент в силу того, что после нейтронной оболочки 126 следует оболочка 184.

А. Ф. Андреев: То есть здесь до какого-то вещества еще далеко? Сам факт наличия оболочки оз­начает, что это существенно конечная система?

Ю. Ц. Оганесян: Да, это так, ядро – конечная система. Но если бы в свинце не было оболочек, то не было бы и свинца, то есть свинец был бы радиоактивным элементом. На самом деле свинец стабиль­ный. Подобный эффект увеличивает время жизни ядра, а следовательно и атома сверхтяжелого эле­мента.

О. М. Нефедов – вице-президент РАН: Скажите, пожалуйста, что делается сейчас в других конкурент­ных лабораториях по 114-му и 116-му?

Ю. Ц. Оганесян: Естественно, после того, как мы опубликовали результаты наших работ во многих ве­дущих журналах, возник интерес к этим исследованиям.

Возникли и имеются национальные программы: американская, немецкая, французская, японская. По­мимо нас четыре национальные лаборатории занимаются синтезом новых элементов.

Если говорить о нашей программе, то она продвинута, по моим оценкам, на 2-3 года. Спустя некото­рое время, я думаю, наши коллеги за рубежом смогут повторить эти опыты, учитывая также, что сами опыты достаточно продолжительны.

Г. А. Месяц: Еще вопросы, пожалуйста.

Академик В. А. Матвеев: Юрий Цолакович, у Вас очень прозрачный доклад. Я уверен, что это откры­тие, яркое открытие. Я задам вопрос, может быть, не прямо связанный с этой областью, но близкий, который сейчас очень интенсивно обсуждается в научной литературе. О существовании гипоте­тиче­ских форм ядерного вещества, долгоживущего, которое может состоять не из кварков, из которых со­стоят нуклоны, а из странных кварков. Обсуждаются такие новые формы материи. Дело в том, что эти научные исследования, скорее размышления, выплеснулись в широкую прессу, и даже было объ­явлено широко, на весь мир, об апокалипсисе, который грозит Земле в результате новых экспе­риментов на встречных пучках… Ваше чутье физика, который в этой области давно работает, насколько это невозможное?

Ю. Ц. Оганесян: Существование новых форм материи вполне возможно. Пока это предсказыва­ется теорией. И гиперядра могут быть более стабильными, чем обычные ядра. Априори ничего не исключено. Но я не могу делать комментарии, кроме тех, что подобные ядра могут быть.

В. А. Матвеев: А можно ли поставить подобный эксперимент?

Ю. Ц. Оганесян: Насчет эксперимента я сейчас не отвечу. Как можно получить сверхтяжелое гипе­рядро? Но определенно это нельзя исключить, как нельзя исключить и то, что обсуждаемый "остров стабильности" не последний. Если магические комбинации работают, то могут быть еще более дале­кие ядра. Сейчас теоретики рассматривают структуру сверх-сверхтяжелых ядер вплоть до массы 500. Здесь же мы обсуждаем свойства ядер с массой 300. Но я должен сказать, что даже и столь недалекое продвижение в область больших масс ядер значительно расширяет предел существо­вания элементов в природе. И это, пожалуй, есть основной вывод работы.

Академик В. Г. Кадышевский, директор ОИЯИ: Уважаемый Геннадий Андреевич, уважаемые кол­леги! … Сейчас ЦЕРН – общепризнанный крупнейший центр в физике элементарных частиц или высо­ких энергий, выражаясь по-нашему, головное предприятие...

С. С. Герштейн, член корреспондент РАН: Это – несомненно выдающееся открытие, сделанное у нас. Но я хотел бы обратить внимание на то, что оно может иметь большое значение и для изучения Все­ленной. Дело в том, что в результате первичного нуклеосинтеза у нас имеется водород, гелий, ничтож­ное содержание дейтерия, гелия-3, может быть лития. Все остальное элементы "варятся" в звез­дах. Имеется очень хорошее совпадение по железу, но в результате взрыва сверхновых звезд, когда есть нейтронные потоки, получить трансурановые элементы или элементы акти­нидной группы довольно трудно. Потому что в этих быстрых процессах потоки нейтронов не­достаточны. Од­нако, уже давно, был указан и другой способ получения, в природе нужного количества этих элементов. Это извержение из нейтронных звезд.

Нейтронные звезды в условиях "нейтронной бани" могут содержать по расчетам ядра с массой до 500. И если каким-то образом происходит извержение этих ядер, то тогда в результате их распада мо­гут получаться сверхтяжелые элементы. Это гипотеза старая, она принадлежит Майеру и Теллеру. По-моему, Виталий Лазаревич (Гинзбург, прим. Ред.) также высказывал эти идеи.

Сравнительно недавно были получены оценки, что столкновение нейтронных звезд сравни­тельно частое событие (?!? – Г.В.). С помощью столкновения нейтронных звезд пытались объяс­нить (правда, это не всегда проходит) гамма-всплески большой мощности и др. …очень интересно было бы поискать эти тяжелые элементы.

Ю. Г. Абов, член-корреспондент РАН: Уважаемые коллеги!

То, что вы услышали сейчас из уст Юрия Цолаковича, это есть прорыв в ядерной физике вообще, и, в частности, в физике ядерных реакций с тяжелыми ионами.

Говорилось только об одном аспекте, естественно, ярком. И это, прямо скажем, работы нобелев­ского уровня; об открытии острова стабильности сверхтяжелых ядер.

…Что же касается ядерного вещества, то при столкновении ионов возникает новая ядерная мате­рия. Она обладает особыми свойствами. Элементарные частицы в этой материи ведут себя по-другому, не так, как в вакууме. …В ней возникают фазовые переходы, например, переход типа жидкость-газ, в данном случае: ферми-жидкость и ферми-газ. И эти фазы могут сосуществовать друг с другом. Это фи­зика, физика особая.

…Сегодня вы слышали о том, что существует другая физика – физика ядерной материи, и нам при­ятно сознавать, что в этой области мы ушли вперед.

Вы знаете, что недавно появилось сообщение из ЦЕРН о том, что при столкновении ядер свинца с ог­ромной энергией, около 200 ГэВ на нуклон, возникло подозрение на указание о том, что произо­шел фазовый период, и наблюдалась кварк-глюонная плазма. Это другое состояние вещества…

…Я буду выдвигать этот комплекс работ на соискание этой премии вместе с редколлегией журнала, не сомневаясь в том, что дирекция ОИЯИ поддержит меня. И я сейчас обращаюсь к Президиуму Акаде­мии наук с просьбой поддержать это выдвижение.

О. М. Нефедов, вице-президент РАН: …И мне представляется, что сегодняшний доклад и доложен­ные результаты очень интересны. Действительно, они вносят фундаментальный вклад в науку, как уже было сказано до меня.

Следует сказать, что одним из самых ярких открытий отечественной науки действительно является создание периодического закона Менделеева, Периодической таблицы элементов.

И вот сегодня эта область переживает не только второе, но совершенно новое, современное рожде­ние, продолжение. И мне представляется, что то, что было нам представлено сегодня, действи­тельно вносит исключительно важный вклад в данном аспекте в эту проблему – это дополнение есть эволюция Периодической системы Менделеева.

А. Ф. Андреев, вице-президент РАН: Очень приятно присутствовать на таких заседаниях.

Что важно?

Вы видели здесь, что область, которая в Дубне все время эти годы развивалась и в которой они были лидерами, сейчас привела к отрогам того самого острова стабильности, к которому они шли много лет. Так что это не то открытие, которое завершает какую-то деятельность, а наоборот – это открытие, которое ведет вверх. И безусловно – в этом нет сомнения, - что мы будем свидетелями еще более знаме­нательных выдающихся открытий в этой области.

Конечно, когда событие такого рода возникает, то сразу возникает желание поговорить о том, ка­кая может быть премия, как назвать элементы. Кстати, это тоже вопрос. Раз они открыты, надо как-то их называть. Я думаю, авторы об этом думают. Но они почему-то ничего не сказали про это.

…Это очень положительные эмоции, независимо ни от чего.

Ю. Ц. Оганесян: Конечно, поиски в природе, в более широком смысле в земных образцах, в космиче­ских лучах заслуживают внимания, и мы будем этим очень серьезно заниматься.

Виталий Лазаревич, мы читаем ваши работы и знаем ваши модели нуклеосинтеза. Основываясь также на выводах сделанных в этих работах мы собираемся дальше предпринять наши экспери­менты. …Большое вам спасибо.

Г. А. Месяц: Спасибо, Юрий Цолакович. Я думаю, действительно можно поздравить автора доклада и Флеровскую Лабораторию с выдающимся результатом… Поэтому большое спасибо всем ученым Дубны и руководству Института. Спасибо также Юрию Цолаковичу за прекрасный доклад. Спасибо.

Источники:

1. http://www.jinr.ru/~jinrmag/koi8/2000/50/soder.htm , стенограмма заседания Прези­диума РАН 21 ноября 2000 г.;

2. http://isir.ras.ru/win/db/search_ref.asp?P=.oi-.vi-.fi- ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, том 71, №7, с. 590-599, 2001; http://vivovoco.nns.ru/VIVOVOCO.HTM

*  *  *

Дальше