Зачем нужны новые элементы, о которых мало кто знает

ОгонёкНаука

«В Дубне можно воспроизвести сотворение мира»

Зачем нужны новые элементы, о которых мало кто знает, кроме физиков-ядерщиков, вписывающих их в периодическую таблицу Менделеева? Академик Юрий Оганесян, посвятивший жизнь охоте за флеровиями и оганесонами, объяснил «Огоньку», что это — наш шанс разгадать устройство мира. А заодно объяснил, как это знание его изменит.

Беседовала Елена Кудрявцева

Академик Юрий Оганесян готов приступить к синтезу новых сверхтяжелых элементов в обновленной лаборатории. Фото Дмитрий Лебедев

Российские физики готовы приступить к синтезу 119-го и 120‑го элементов периодической таблицы Менделеева. На вопрос «зачем?» отвечают так: это позволит расширить наши знания о материи и, возможно, поправит сам периодический закон Менделеева в области очень тяжелых, еще не открытых элементов. Что нужно для решения этой задачи? В подмосковной Дубне в Объединенном институте ядерных исследований уже построили новую лабораторию, которую назвали «Фабрика сверхтяжелых элементов». Хотя на самом деле на фабрику все это похоже не очень. Тысячи причудливо изогнутых труб самого разного диаметра, соединяющих части установки, создают технологичный геометрический рисунок, напоминая кадры из научно-фантастических фильмов. В трех залах с высокой степенью радиационной защиты расположено новейшее экспериментальное оборудование — различные установки с магнитами, камерами, детекторами… Центр «Фабрики» — новый ускоритель ДЦ-280. Эксперименты, которые тут планируют проводить, тоже вполне научно-фантастические: ученые собираются получать ядра элементов, которых нет в природе. На их установке каждую секунду происходят десятки триллионов ядерных реакций. Чтобы получить новое вещество, ученые обстреливают ядро«мишень» ядрами-«снарядами». «Снаряды» разгоняются до гигантской скорости в 25 тыс. км/с, а затем врезаются во вращающееся колесо с секторами из титановой фольги, на которую нанесены миллиграммы вещества-мишени. В сепараторе легкие атомы, как в мелком сите, отделяются от тяжелых, тем более от сверхтяжелых элементов, которые так интересуют физиков. Сложность в том, что образование нового элемента — редкий процесс, поэтому результата иногда приходится ждать годами. Больше всего на эффективность работы влияет интенсивность пучка — в новом ускорителе она в десять раз больше, чем была в ускорителях предыдущих. Для того чтобы проверить работу новой машины, в Дубне уже готовы воспроизвести эксперимент с получением открытых ранее 114-го и 115-го элементов (флеровия и московия), а потом пойдут дальше. Будущие эксперименты в Дубне станут важным тестом современной теории ядер и атомов.

— Юрий Цолакович, ученым известно 118 элементов — от водорода до оганесона. За последние 15 лет в Дубне синтезировали пять новых элементов, теперь Россия — лидер этого научного направлении. Почему для поиска последующих элементов пришлось прервать работу и строить новую мега-установку?

— Потому что на старой ничего нового мы бы уже не сделали. По своим параметрам, прежде всего по наработке сверхтяжелых атомов, «Фабрика» превосходит все, что есть в этой области в мире. Это открывает новые возможности как в синтезе новых элементов, так и в детальном изучении их свойств. Например, раньше мы получали в среднем всего один атом 118-го элемента в месяц. «Фабрика» же позволит получать уже десятки атомов. Также мы планируем изучить другие недавно открытые элементы — коперниций (112), флеровий (114) и московий (115), о свойствах которых пока известно немного. Считается, что элементы 113–118 могут прояснить процесс образования элементов в природе, а синтез 119-го и 120-го элементов позволит нам открыть восьмой ряд таблицы Менделеева и продвинуться к еще более тяжелым. Пока мы о них ничего не знаем. Возможно, эти элементы откроют нам неизвестную и яркую область химии. Но, чтобы туда добраться, нужно придумать новые подходы их получения и изучения их свойств.

— В чем принципиальная сложность в получении следующих элементов?

— Ситуация, действительно, такова: чем тяжелее элемент, тем сложнее его получить. Чтобы создать ядро нового элемента, взаимодействующие ядра «снаряда» и «мишени» должны слиться друг с другом, стать целым. Для этого им надо подойти друг к другу достаточно близко, чтобы включились в игру короткодействующие ядерные силы, иными словами — произошло сильное взаимодействие. Для этого ядро «снаряда» нужно сначала разогнать до огромной скорости, в 0,1 скорости света, чтобы преодолеть отталкивание двух положительно заряженных ядер — «мишени» и «снаряда». Сегодня основная проблема в том, что мы используем в качестве мишеней искусственные элементы тяжелее урана, которые получают на ядерных реакторах с высоким потоком нейтронов. В мире существуют два подобных реактора. Один в Ок-Ридже, США (именно здесь был впервые произведен плутоний для амери-канской атомной бомбы.— «О»), второй у нас — в Димитровграде Ульяновской области. Но самый тяжелый элемент, который можно наработать на этих реакторах в необходимом количестве,— калифорний (элемент 98). (Калифорний-252 — самый дорогой промышленный металл в мире, один его грамм стоит четыре миллиона долларов.— «О».)

— Теперь вам надо менять «снаряд»?

— Да, именно так. 118-й элемент мы получили при слиянии ядер кальция-48 и калифорния. Теперь вместо чрезвычайно эффективного кальция нужно брать более тяжелый элемент. Следующим в таблице Менделеева стоит титан, но с ним, как мы убедились, эффективность получения сверхтяжелых элементов сразу падает.

— Но сейчас на «Фабрике» вы будете использовать как раз титан?

— Да, получить 120-й элемент мы надеемся, сталкивая титан с калифорнием. Мишень из изотопов калифорния уже готовят наши коллеги из Национальной лаборатории в Ок-Ридже (США). Затем будем использовать реакцию слияния титана с берклием для получения 119-го элемента. С берклием работать сложнее, он быстро распадается: его количество убывает вдвое через 320 дней!

Остров сокровищ

— Часто говорят об «острове стабильности», подобраться к которому физики мечтали десятки лет. Что он собой представляет?

— Сначала это была теория, которая, без преувеличения, создавалась в конце 1960-х всеми теоретиками мира. До этого долгое время считалось, что, если в периодической таблице переходить от урана, элемента с порядковым номером 92, к элементам с более высокими номерами, продолжительность их жизни будет стремительно уменьшаться. И уже на 100-м элементе они прекратят свое существование. Считалось, что такое движение ведет к пределу существования материального мира.

Однако из новой теории следовало, что далеко за пределами известных в то время тяжелых радиоактивных элементов, там, где по старой теории ядра существовать не могут, будет большая область так называемых сверхтяжелых элементов, значительно более стабильных, чем их легкие предшественники.

— То есть теоретически они могли бы существовать в природе?

— Да, именно так. После этих прогнозов во всем мире начался настоящий бум: сверхтяжелые трансурановые элементы искали в космических лучах, в метеоритах, в лунных и земных образцах. Их пытались синтезировать в мощных атомных реакторах. Затем в мощных ядерных взрывах (пять попыток предприняли в США). К сожалению, эти усилия не привели к результатам.

— А когда начали синтезировать на ускорителях?

— Параллельно в других крупных ядерно-физических лабораториях мира ставились эксперименты по искусственному синтезу гипотетических сверхтяжелых элементов. Мы тоже были заняты этой проблемой. Но целых 15 лет напряженной работы также не дали результатов. Анализируя причины неудач, мы решили кардинально изменить подход к синтезу сверхтяжелых. И решили в качестве ядра-«снаряда» взять редкий и чрезвычайно дорогой изотоп —кальций-48.

— Недавно вице-президент Лондонского королевского общества опубликовал видео, где был показан прозрачный пузырек с белым порошком, говорилось, что это одно из самых дорогих веществ на Земле: шесть граммов кальция-48 стоимостью полтора миллиона долларов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

От чего умер Ленин? От чего умер Ленин?

На момент смерти Ленину было всего 53 года. На здоровье он никогда не жаловался

Дилетант
Крис всемогущий Крис всемогущий

Где еще в ближайшее время мы увидим актера Криса Хемсворта

Grazia
Мозг, память и чтение: как стать умнее и знать больше других Мозг, память и чтение: как стать умнее и знать больше других

Ученые сделали вывод, что объем памяти мозга человека составляет 1 петабайт

Популярная механика
Синдром отличной мамы Синдром отличной мамы

Все успевающая мама со счастливым младенцем на руках – иллюзия

Домашний Очаг
Глобальный Рейх Глобальный Рейх

Что, если бы страны «оси» победили во Второй мировой войне

Naked Science
«Молодое кино хочет крови». Александр Петров о том, почему не надо стесняться успеха «Молодое кино хочет крови». Александр Петров о том, почему не надо стесняться успеха

Александр Петров о цене успеха и проблемах российского кино,

Forbes
Не договорились… Не договорились…

К чему пришел спор славянофилов и западников в XXI веке

Огонёк
Сергей Мазаев: «Я в оппозиции к идиотизму» Сергей Мазаев: «Я в оппозиции к идиотизму»

Легенде отечественного рока, солисту группы «Моральный кодекс», исполнилось 60

Cosmopolitan
За что боролись, мадам?.. За что боролись, мадам?..

Чего не хватает европейским дамам для счастья

Огонёк
Поколение Аlpha: чем дети миллениалов отличаются от всех нас Поколение Аlpha: чем дети миллениалов отличаются от всех нас

Результаты исследования поколения Alpha и новой детской интернет-культуры

Forbes
Светлана Белова, Swarovski — о грядущем Рождестве и стратегии в России Светлана Белова, Swarovski — о грядущем Рождестве и стратегии в России

Светлана Белова, Swarovski — о конкурентных преимуществах и планах на год

РБК
Где смотреть фильмы, которые не попадают в массовый прокат? Где смотреть фильмы, которые не попадают в массовый прокат?

Советуем ходить на кинофестивали и рассказываем про самые заметные смотры

GQ
6500 обращений, 148 дел 6500 обращений, 148 дел

СК представил статистические данные о насилии в системе ФСИН

РБК
Удачный момент Удачный момент

Люпита Нионго — о выборе стиля, покорении Голливуда и новых проектах

Glamour
Топ-9 важных видеоигр десятилетия, перевернувших индустрию (и даже мир) Топ-9 важных видеоигр десятилетия, перевернувших индустрию (и даже мир)

За последнее десятилетие игры и отношение к ним изменились навсегда

Playboy
«У общества сорвана резьба». Павел Костомаров — о митингах и «Эпидемии» «У общества сорвана резьба». Павел Костомаров — о митингах и «Эпидемии»

Интервью с Павлом Костомаровым съемках сериала «Эпидемия» и русском бунте

СНОБ
Мир нуждается в «новой утопии» Мир нуждается в «новой утопии»

Российские и французские низы говорят о типичных проблемах отверженных

Эксперт
Без вины виноватые: вредят ли скандалы модным брендам Без вины виноватые: вредят ли скандалы модным брендам

В эпоху соцсетей скандалы с участием модных брендов разгораются стабильно

GQ
Как бывший поп-певец Лев Деньгов стал дипломатом и другом Кадырова Как бывший поп-певец Лев Деньгов стал дипломатом и другом Кадырова

Каддафи, Кадыров, Кети Топурия, большие деньги и дипломатический пост

GQ
Мария Туровец: Постсоциалистические страны 30 лет спустя. Какие у них общие нормы и ценности Мария Туровец: Постсоциалистические страны 30 лет спустя. Какие у них общие нормы и ценности

Что по прежнему сравнивает постсоциалистические страны?

СНОБ
Как готовиться к зачатию? Как готовиться к зачатию?

Готовить организм к беременности надо начинать заблаговременно

9 месяцев
«Лекарства заканчиваются в субботу». Поможет ли возобновление поставок иностранных препаратов больным муковисцидозом «Лекарства заканчиваются в субботу». Поможет ли возобновление поставок иностранных препаратов больным муковисцидозом

В РФ перестанут поставлять три основных антибиотика для терапии муковисцидоза

СНОБ
Первая технологическая война Первая технологическая война

Удастся ли Китаю вернуть себе статус самой мощной цивилизации мира

Эксперт
Будущее российского мусора: как перерабатывают отходы в XXI веке Будущее российского мусора: как перерабатывают отходы в XXI веке

Попмех выяснил, как работает экотехнопарк «Калуга»

Популярная механика
Зачем нужен научпоп? Послесловие к сетевому скандалу Зачем нужен научпоп? Послесловие к сетевому скандалу

Обязательно ли для того, чтобы писать в жанре научпоп, быть учёным?

СНОБ
Финансовый ликбез. Что уже сегодня надо рассказать своему ребенку о деньгах Финансовый ликбез. Что уже сегодня надо рассказать своему ребенку о деньгах

Как сделать своего ребенка финансово грамотным

Forbes
Вячеслав Караваев: «Если у футболиста не получается в России, советую ехать в Европу» Вячеслав Караваев: «Если у футболиста не получается в России, советую ехать в Европу»

Футболист «Зенита» рассказал нам о работе с Леонидом Слуцким и целях на 2020 год

GQ
Все наши мечты уже сбываются. Прямо сейчас Все наши мечты уже сбываются. Прямо сейчас

Основатель метода ТриЙога поделилась техниками, которые меняют реальность

Yoga Journal
Диагноз Сталина. Чего боялся вождь народов Диагноз Сталина. Чего боялся вождь народов

Корни репрессий уходят глубоко в детство вождя

СНОБ
Наука диалога Наука диалога

Профсоюзное объединение компании «ЛУКОЙЛ» отметило 25-летие

Огонёк
Открыть в приложении