0
17159
Газета Наука Печатная версия

11.04.2023 17:02:00

Магия ядерной экзотики

Физик Юрий Оганесян в поисках острова стабильности сверхтяжелых трансуранов

Тэги: оганесян, физика, химия


оганесян, физика, химия Академик Юрий Оганесян: «В буквальном смысле слова мы творим первозданную природу». Фото предоставлено пресс-службой ОИЯИ (г. Дубна)

Через два дня, 14 апреля, исполнится 90 лет замечательному ученому академику Юрию Цолаковичу Оганесяну… Уже более 60 лет Юрий Оганесян занимается тем, что раздвигает – или, если можно так сказать, углубляет – таблицу Менделеева. Он занят синтезом трансуранов. То есть химических элементов, располагающихся в таблице Менделеева за 92-м, ураном.

Есть ли границы периодической системы?

Надо сказать, что уран – это своего рода Ру­бикон в таблице Менделеева: по­следний элемент, распространен­ный в естественном виде в земной коре. Все последующие транс­ураны – в букваль­ном смысле творение рук че­ловеческих. В природе их нет. И чем дальше за уран, тем меньше время существования новых ато­мов, вплоть до тысячных долей секунды. Именно по этой причине эксперименты по их синтезу и регистрации очень трудоемкие и очень-очень дорогие… Но вот что удивительно. Теоре­тики предсказали, что около атом­ного номера 114 при числе ней­тронов в ядре 182 должен суще­ствовать некий «остров стабильности» сверхтяжелых элементов (СТЭ).

Еще в 1993 году в беседе с корреспондентом «НГ» тогда член-корреспондент РАН и директор лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна) Юрий Оганесян рассказывал: «На сегодняшний день синтезированы и охарактеризованы элементы по 109-й включительно. Сейчас готовится элемент 110. И тут обнаружилась интересная закономерность: чем тяжелее новый элемент (больше порядковый номер, соответствующий числу протонов в ядре), тем меньше период его полураспада – вплоть до тысячных долей секунды. Но вот что важно. Все элементы после 104-го хоть и живут доли секунды, но это время жизни уже практически не изменяется с ростом номера. Таким образом, если всю совокупность химических элементов представить как некий полуостров в море нестабильности, то, вообще-то говоря, нет никаких оснований заявлять, что «земля» бесследно исчезает в морской пучине. Да, она уходит «под воду», но потом появляются «острова повышенной стабильности» – супертяжелые элементы».

Принципиальный способ достижения этих «островов стабильности» был известен уже и тогда. Одновременно с ростом числа протонов в ядре (то есть с ростом порядкового номера в таблице Менделеева) необходимо наращивать и число нейтронов. При числе нейтронов в ядре 184, где-то в районе 114-го номера в таблице Менделеева, как раз и должен появиться такой остров стабильности. Время жизни этого гипотетического элемента оценивается в несколько миллионов лет! Весь вопрос в том, как «вбить» в ядро эти 184 нейтрона. Вот этим и занимается академик Оганесян.

«Полученные результаты открывают совершенно новые перспективы для кардинального развития работ по синтезу новых элементов таблицы Менделеева, – поясняет Юрий Цолакович. – Выходит, что ядерная материя неоднородна. И если забираться все дальше в ее глубины, то мы можем синтезировать элементы, которые существовали на Земле 4,5 млрд лет назад, во время ее рождения, и, казалось бы, уже безвозвратно исчезли. В буквальном смысле слова мы творим первозданную природу. Получение первых двух супертяжелых трансурановых долгожителей – это фактически тест на правильность всей ядерной теории».

В это действительно верится с трудом. Попросту говоря, это ошеломляет и сейчас. Можно представить, как то, о чем говорит Юрий Оганесян, было сложно для восприятия даже экспертами… Накануне своего 90-летнего юбилея Юрий Оганесян рассказал «НГ» любопытный эпизод, произошедший с ним в конце 1950-х. Тогда он еще работал в Курчатовском институте в лаборатории под руководством легендарного ученого академика Георгия Николаевича Флерова.

«Если уран живет миллиарды лет, то изотоп сотого элемента вдруг начинает жить 300 миллисекунд. То есть он образовался – тут же распадается. Цепочка оборвалась, – поясняет Юрий Оганесян. – Вот он, предел? А почему бы 20 нейтронов сразу, одним махом туда (в ядра мишени из урана-238. – А.В.) не вогнать? Но облучать тогда надо не нейтроном, а нейтроноизбыточными ядрами, скажем, ионами неона вбить все эти протоны и нейтроны. Это была совсем новая идея. Это уже другая наука, она совсем не такая, как на нейтронах.

Я очень хорошо помню, как меня, еще молодого человека, два года только отработавшего у Флерова, направили участвовать в большом симпозиуме в ГЕОХИ в Москве в конце 1950-х, там собрался физический и химический бомонд. И Флеров сказал: «Давай, иди – доложи, что там у вас получается». Сидел Арцимович (академик Лев Андреевич Арцимович, один из основных участников советского атомного проекта. – А.В.). И он мне говорит – не Флерову, мне: «Я вас не понимаю. Вы хотите устроить крушение поездов и думаете, что при этом получится что-то новое?» Я не знал, что ответить ему. Но подумал: «Зачем так сильно бить-то? Ведь поезда иногда и сцепляют»…

За последние 50 лет Периодическую систему Д.И. Менделеева пополнили 17 новых элементов (102–118). Вернее, очень старых, ведь когда-то они присутствовали в земной коре, но полностью распались. Из этих 17 в ОИЯИ в лаборатории ядерных реакций, научным руководителем которой и сейчас является академик Юрий Оганесян, синтезировано 9 элементов. В том числе – 5 наиболее тяжелых (сверхтяжелых), замыкающих VII период в периодической таблице…

«Я считаю, что синтез новых элементов, замкнувший VII период таблицы Менделеева, вызывающий восторг завершенностью «иконы химиков» и манящий к исследованию химических свойств этой шестерки, к проверке фундаментального закона периодичности, теперь уже в релятивистских условиях сверхтяжелых атомов, может быть, стоил того, чтобы посвятить этому жизнь», – признался в беседе с корреспондентом «НГ» Юрий Оганесян.

«А правомерно ли говорить, что возникла ядерная химия по аналогии с ядерной физикой? Многие химики скептически относятся к этому: какая химия может быть на одном атоме, который к тому же существует 10–5 секунды», – интересуюсь у Оганесяна. Он вроде бы соглашается с моими сомнениями. И приводит один разговор, свидетелем которого был: «Я один раз присутствовал на коллегии Министерства (атомной энергетики и промышленности СССР. – А.В.), меня взял с собой Флеров, и такой вопрос Флерову задал Кикоин (академик Исаак Константинович Кикоин, руководитель одного из основных направлений урановой проблемы – разделения изотопов урана. – А.В.):

– Я вас не понимаю: что значит – химия на отдельных атомах?

А Флеров говорит:

– А что значит – отдельные атомы?

– Ну, как. Вы же говорите – 10 атомов, 20 атомов… Этого мало.

– А миллион атомов – много? Это тоже мало. Что значит – мало, много?.. Где пределы? На самом деле химию можно делать на одном атоме.

– Как?

– У вас есть один атом (если вы его не потеряете) на поверхности. Вы можете греть эту поверхность, вы можете определить его летучесть. Можем поменять материал поверхности и смотреть: здесь он дает соединение, а здесь не дает. А потом можете изменять температуру. А потом – изменять атмосферу. Дело не в количестве атомов, а в том, как вы меняете условия».

30 декабря 2015 года Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) официально подтвердил открытие химических элементов с атомными номерами 113, 115, 117 и 118. Приоритет в открытии признан: 113-й элемент – коллаборация института РИКЕН (Япония); 115-й и 117-й элементы − коллаборация Объединенного института ядерных исследований (Дубна, Россия), Ливерморской национальной лаборатории (США) и Окриджской национальной лаборатории (США); 118-й элемент − коллаборация Объединенного института ядерных исследований (Дубна, Россия) и Ливерморской национальной лаборатории (США).

А 28 ноября 2016 года ИЮПАК утвердил название 118-го – «оганесон» (Oganesson, Og) в честь профессора Юрия Цолаковича Оганесяна.

Сам Юрий Оганесян без всякого пафоса подчеркивает: «Неужели современному человеку так трудно понять и принять, что покорение атомной энергии есть великое завоевание человечества?! Ту энергию, которую природа заложила в атом, эту энергию люди могут взять назад, использовать так, как они это пожелают. Конечно, люди могут использовать эту энергию неправильно, они могут ошибаться… Но само по себе это великое достояние». n


Читайте также


"Метафизика авангарда" Антона Чиркова в Галерее на Шаболовке

"Метафизика авангарда" Антона Чиркова в Галерее на Шаболовке

Дарья Курдюкова

Савонарола живописи

0
3190
Жить с прискорбной миной

Жить с прискорбной миной

Александр Балтин

Сатирик Глеб Сахаров о том, что литераторы больше интересуются премиальным процессом, чем литературным

0
7685
Проверка не в пользу Эйнштейна. Квантовая физика как реальность и расчетная схема

Проверка не в пользу Эйнштейна. Квантовая физика как реальность и расчетная схема

Александр Печенкин

0
23533
Как нам не проспать грядущую революцию в исследовании вещества

Как нам не проспать грядущую революцию в исследовании вещества

Желуди природоподобных технологий растут на дубе химии

0
27390

Другие новости