Физики изобрели перспективный способ создания новых сверхтяжелых элементов
Уран — самый тяжелый элемент в природе. Все, что следуют за ним в таблице Менделеева, синтезированы искусственно. Создание новых сверхтяжелых элементов — задача крайне непростая. Для этого нужны мощные ускорители частиц, а получающиеся изотопы очень нестабильны и существуют не более секунды.
Группа ученых из США и Европы предложила принципиально новый подход к синтезу сверхтяжелых элементов. Его эффективность проверили экспериментально в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли в Калифорнии. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
Традиционно новые элементы получаются в так называемой реакции «горячего синтеза»: мишень из актиноида (радиоактивного металла из отдельного семейства таблицы Менделеева) бомбардируют пучком атомов кальция-48. Этот элемент отличается феноменальной стабильностью благодаря «магическому числу»: в его ядре 20 протонов и 28 нейтронов, что означает полное заполнение доступных энергетических оболочек.
Период полураспада 48Ca составляет около 60 миллиардов миллиардов (6⋅1019) лет, что намного больше возраста Вселенной. Для сравнения, 49Ca, имея всего на один нейтрон больше, распадается наполовину примерно за девять минут.
Второй путь — «холодный синтез»: пучками изотопов от титана-50 до цинка-70 облучают мишени из свинца или висмута, В этих реакциях были открыты сверхтяжелые элементы вплоть до оганесона (атомный номер Z=118).
Дальнейшее продвижение в этом направлении затруднено, потому что синтез требует больше времени — вплоть до недель, либо нужны мишени из свертяжелых элементов — самих по себе дорогих и нестабильных.
Нужен другой подход, решили ученые — и разработали теоретическую модель реакции с использованием актиноидных мишеней и пучков изотопов тяжелее кальция-48.
Экспериментальные попытки получения атомов с числом протонов от 119 до 122 оказались неудачными. Тогда исследователи синтезировали уже открытый ливерморий (Z=116).
Используя 88-дюймовый циклотронный ускоритель в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, в течение 22 дней бомбардировали круглую плутониевую мишень пучком, состоявшим из 6 триллионов ионов титана в секунду. Измерения показали образование ливермория-290 в двух цепочках ядерного синтеза.
Это первый зарегистрированный случай получения сверхтяжелого элемента в столкновении немагических ядер — и он демонстрирует потенциал способа для создания других тяжелых атомов.
