Гениальное открытие в области науки совершили российские ученые из Объединенного института ядерных исследований ОИЯИ, которые в подмосковной Дубне совместно с американскими коллегами впервые в истории успешно синтезировали 117-й элемент таблицы Менделеева, еще ранее получивший неофициальное название «унунсептий».
До сих пор место этого элемента в таблице Менделеева между ранее полученными 116-м и 118-м элементами пустовало. Относительно большой период полураспада изотопов унунсептия подтверждает гипотезу о существовании так называемого «острова стабильности» в «море» сверхтяжёлых элементов. Еще в середине прошлого века физики-теоретики предсказывали существование сверхтяжелых химических элементов, которые могут существовать относительно долгое время. Однако получить подтверждение существования «острова стабильности» удалось сравнительно недавно. Новые химические элементы синтезируются в ускорителях заряженных частиц, в результате образуются ядра сверхтяжелых элементов. Получение нового элемента доказывает, что в экспериментальных условиях могут быть созданы более тяжелые химические элементы с неизвестными доселе свойствами.
Для получения 117-го элемента на циклотроне У-400 ионами кальция-48 бомбардировали мишень из берклия-249. Около 22 миллиграммов берклия специально для российских физиков синтезировали их коллеги из Окриджской национальной лаборатории (Oakridge National Laboratory) в США.
Для получения этого чрезвычайно дорогого вещества, они в течение 250 дней бомбардировали мишень из кюрия и америция потоком нейтронов в реакторе HFIR (High Flux Isotope Reactor). В результате, в декабре 2008 года было получено 22,2 миллиграмма берклия-249.
В российском НИИ атомных реакторов (Димитровград) берклий был нанесен на титановую фольгу толщиной 1,5 микрона. Сектора из этой фольги были вставлены в мишень – колесо диаметром около 20 сантиметров, которое затем была установлено на циклотроне.
«Снаряды» для обстрела мишени «выпускали» непосредственно в ОИЯИ. Ранее в институте научились ускорять кальций-48, очень редкий стабильный изотоп, стоимость которого составляет около 200 тысяч долларов за грамм.
Эксперимент по синтезу 117-го элемента начался 27 июля 2009 года. Ученым важно было успеть получить результат менее, чем за год, поскольку период полураспада берклия 320 дней, а это значит, что половина мишени за это время распадется.
Первые ядра 117-го элемента были получены еще в 2009 году, однако ученые долгое время проверяли и анализировали полученные данные, сказал директор Лаборатории ядерных реакций имени Флерова профессор Сергей Дмитриев.
Директор ОИЯИ академик А. Н. Сисакян заявил: «В Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР) им. Г. Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) синтезирован новый 117-й элемент Периодической таблицы Д. И. Менделеева. Эксперименты (руководитель — академик Ю. Ц. Оганесян) проводились на ускорителе тяжелых ионов ЛЯР ОИЯИ в сотрудничестве с национальными лабораториями США в Ок-Ридже и Ливерморе, с университетом Вандербильта (США), а также с Научно-исследовательским институтом атомных реакторов (Димитровград, Россия). Синтез нового элемента осуществлен в реакции ускоренных ионов кальция-48 с уникальной мишенью из изотопа искусственного 97-го элемента — берклия-249, период полураспада которого составляет всего 320 дней. Его наработка была осуществлена на самом мощном на сегодняшний день в мире атомном реакторе HIFR Национальной лаборатории США в Ок-Ридже.
В ходе длительного (более полугода) эксперимента было зарегистрировано 6 событий «рождения» нового элемента. Свойства распада изотопов элемента 117 и его дочерних продуктов — изотопов элементов 115, 113, 111, 109, 107 и 105, вместе с ранее синтезированными в Дубне изотопами элементов 112–116 и 118, являются прямым экспериментальным доказательством существования «островов стабильности» сверхтяжелых ядер.
Время жизни новых изотопов элементов 115, 113 и 111, измеряемое секундами, позволяет исследовать их химические свойства существующими экспрессными радиохимическими методами: проверяется периодичность изменения химических свойств тяжелейших элементов на основе фундаментальных законов квантовой электродинамики, описывающих электронную структуру сверхтяжелых атомов. Подобные эксперименты с открытыми ранее изотопами элементов 112 и 114 уже проводятся в ЛЯР ОИЯИ в широком сотрудничестве с ведущими радиохимическими лабораториями мира.
Однако успех эксперимента еще не означает окончательного признания достижения. Для международного признания результата нужно, чтобы ту же реакцию повторила другая лаборатория.
Ученые из ОИЯИ не намерены останавливаться и уже сейчас планируют следующий скачок: синтез элементов с атомными номерами больше 118 (119-го и 120-го) элемента таблицы Менделеева.
Для этого потребуется очередная модернизация ускорителя в целях получения интенсивных пучков ионов, создание нового сепаратора повышенной эффективности. Эти работы начнутся уже в этом году, а первые эксперименты запланированы на начало 2012 года.
Официальные результаты успешного эксперимента приняты к печати в журнале Physical Review Letters.
