В Национальной лаборатории имени Лоуренса Беркли ученым удалось создать изотоп ливермория-290 принципиально новым способом. Вместо атомных структур с полностью заполненными протонными и нейтронными оболочками – так называемых “магических ядер” – ученые применили необычную комбинацию элементов.
До сих пор мы полагались на особые свойства магических ядер при синтезе сверхтяжелых элементов. Такой метод позволил получить элементы вплоть до оганесона с атомным номером 118, однако дальнейшее продвижение казалось невозможным.
Физики из Беркли решили отойти от привычной схемы. В качестве мишени они взяли плутоний, а бомбардировали его пучками титана-50.
Самым тяжелым элементом, который встречается в природе, остается уран с атомным номером 92. Более легкие элементы рождаются в звездах – там идет термоядерный синтез вплоть до железа с атомным номером 26. А вот элементы тяжелее железа появляются при взрывах сверхновых или в момент столкновения нейтронных звезд.
Получить сверхтяжелые элементы в лаборатории невероятно сложно. На создание одного-единственного ядра элемента 118 нужно направить на мишень миллиард миллиардов частиц. Ускоритель работает без остановки около двух недель.
Теоретические расчеты показывают: чтобы синтезировать всего грамм такого элемента, понадобилось бы более 10^19 лет – это в миллиард раз больше возраста Вселенной. Впрочем, удержать его все равно не получилось бы – сверхтяжелые элементы существуют лишь миллионные доли секунды.
Все элементы тяжелее урана появились благодаря долгосрочным усилиям. Для получения элементов с номерами от 107 до 113 использовали свинец-208 с его уникальной ядерной структурой. А элементы 114-118 синтезировали с помощью кальция-48, также обладающего магическими свойствами.
Сейчас перед физиками стоит амбициозная задача – создать элементы 119 и 120. По расчетам теоретиков, рядом с этими атомными номерами должен находиться “остров стабильности” – область, где ядра становятся заметно устойчивее.
Главная проблема в том, что для синтеза 119-го и 120-го элементов уже нельзя применить кальций-48. Необходимы мишени из эйнштейния и фермия, но эти элементы слишком быстро распадаются. К тому же их можно получить лишь в микрограммовых количествах, тогда как для экспериментов требуются миллиграммы.
Достижение команды из Беркли расширяет горизонты науки. Теперь ясно: сверхтяжелые элементы можно создавать и без привычной опоры на “магические” ядра. Более того, новый подход может привести к открытию примерно 50 неизвестных изотопов элементов с атомными номерами от 104 до 118.
Исследования активно ведутся по всему миру. Недавно Объединенный институт ядерных исследований в Дубне сообщил о получении нового изотопа ливермория-288. Ученые столкнули ядра хрома-54 и урана-238, хотя официальной публикации результатов в научных журналах пока не было.
Работа физиков из Беркли доказала: реакции синтеза с обычными ядрами способны создавать новые элементы не хуже традиционных методов. У науки появились дополнительные инструменты для исследования таинственного мира сверхтяжелых элементов.