Система Менделеева трещит по швам: ученые из Дубны на пороге шокирующего открытия

12 марта 2019 16:09

Фото: [Сергей Бобылев/ТАСС]

Где находится граница периодичности и чем она определяется?

В 2019 году мир отмечает 150-летие величайшего открытия человечества – периодического закона Дмитрия Ивановича Менделеева. И именно в этом году подмосковные ученые намерены с этим самым законом покончить. Как это беспрецедентное событие может произойти и какую роль в процессе играет Фабрика сверхтяжелых элементов в Дубне, нашему корреспонденту рассказал научный руководитель Лаборатории ядерных реакций им. Флерова Объединенного института ядерных исследований, академик РАН Юрий Оганесян.

В ЕГО ЧЕСТЬ НАЗВАЛИ ЭЛЕМЕНТ

Встречи с Оганесяном добиться непросто. Его график расписан даже не по минутам, а по секундам. Вот и мы общаемся с Юрием Цолаковичем в короткие полчаса между работой и встречей с иностранной делегацией.

К мистеру 118, в честь которого назван завершающий 7-й ряд таблицы Менделеева элемент оганесон, едут со всех уголков мира. Почему? Потому что именно он и его команда добились того, чего не смогли сделать ведущие ядерные лаборатории мира: первыми на планете синтезировали сверхтяжелые элементы. Причем подготовку и начало исследований они запустили в трудные 1990-е. А начиная с 1999 года, в течение 15 лет в Дубне на ускорителе У-400 получили шесть новых элементов – от 113-го до 118-го.

ПРЕТЕНДЕНТ НА НОБЕЛЕВСКУЮ ПРЕМИЮ

Самого Юрия Цолаковича и его коллег теперь каждый год называют в числе главных претендентов на Нобелевскую премию по химии и физике. А он тем временем готовится к новым масштабным экспериментам. Проводить их ученые будут на новом ускорительном комплексе «Фабрика сверхтяжелых элементов», аналогов которому нет в мире. Здесь нет станков и конвейеров, а в качестве продукта Фабрика выдает ядра атомов из самых последних клеток таблицы Менделеева.

СВЕРХКОРОТКАЯ ЖИЗНЬ

Дело в том, что жизнь новых элементов слишком коротка – тысячная доля секунды. И синтезировать их удается далеко не каждый день. К примеру, сегодня ученые получают один атом 114-го элемента флеровий в неделю. Атом более тяжелого оганесона – раз в месяц. Чтобы в таких условиях изучить их свойства, понадобится астрономически много времени.

– Поэтому на определенном этапе мы решили создать лабораторию с более мощным ускорителем, с более чувствительной аппаратурой и лабораторией, где можно вести эксперименты непрерывно полгода. Мы посчитали, что при наличии этих трех факторов сможем все делать в сто раз быстрее, – рассказывает Оганесян.

ЯДРАМИ ПО МИШЕНЯМ

От идеи создания Фабрики до ее воплощения в жизнь прошло больше шести лет. В декабре прошлого года в отдельном здании, куда вход простому смертному заказан, сделал свои первые шаги, а точнее пучки ионов, новый ускоритель ДЦ-280. Именно он позволит ученым работать быстрее и эффективнее. Синтез сверхтяжелых ядер выглядит так: ядро меньшей массы разгоняется до скорости около 10% от скорости света и направляется на мишень из более тяжелых атомов. При определенной энергии и характере столкновений ядра сливаются друг с другом и образуют сверхтяжелое ядро. Его направляют в специальные детекторы, которые измеряют характеристики радиоактивного распада. Именно эти показатели и определяют существование нового элемента, его массу и атомный номер. Если, скажем, раньше в месяц удавалось получать один атом оганесона, то теперь можно будет синтезировать около сотни атомов за то же время. На практике ученые намерены убедиться в этом уже в апреле.

– В марте мы выведем ускоритель на проектную мощность. В апреле постараемся подготовить эксперименты по синтезу элементов. Мы будем синтезировать элементы, которые получали в штучном количестве, а теперь это будут сотни. Намерены исследовать физические свойства 115-го элемента. Затем на протяжении 50 суток будем изучать химические свойства 112-го и 114-го. Если все пройдет благополучно, то станет ясно, на что мы готовы идти дальше. И тогда приступим к работе над новыми 119-м и 120-м элементами, – уточняет Юрий Цолакович.

ГДЕ ГРАНИЦА ПЕРИОДИЧНОСТИ?

Эксперименты по исследованиям свойств уже полученных сверхтяжелых элементов Оганесян считает не менее важными, чем синтез новых. Детальное изучение, возможно, даст ответы на вопросы, мучающие научный мир: чем определяется граница применимости закона периодичности и сколько же всего может быть элементов в таблице Менделеева?

– Мы, кажется, близко подошли к той границе, где кончается периодичность. В теории предсказывается, что не будет разницы между группами элементов примерно на 123–124-м. И не исключено, что в тех элементах, которые мы уже синтезировали – от 113-го до 118-го, – при более детальном исследовании проявятся отклонения от строгой периодичности. Они еще будут подчиняться этому закону, но уже не столь строго, как было до этого, – говорит Оганесян. – Может так получиться, что детальное изучение элементов уже ответит на вопросы, где находится граница периодичности и чем она определяется.

Кстати, несмотря на то, что 119-й элемент еще только предстоит синтезировать, у него уже есть рабочее название – унуненний. Возможно, именно он станет первым элементом, не вписывающимся в закон периодичности.

ФАКТ

В честь Московской области назван 115-й элемент московий.

Дубна