Аркадий Курамшин – Таблица Менделеева. Элементы уже близко (страница 62)

Секретное оружие, с помощью которого удалось получить многие трансфермиевые элементы – не мишень, а ядра, которыми эту мишень бомбардируют, – ядра кальция ⁴⁸Са. Это редкий нуклид кальция (он составляет 0,19% от всего кальция земной коры, он радиоактивен, но период его полураспада [(4,39 ± 0,58)×10¹⁹ лет] позволяет считать его условно стабильным. Один грамм такого нуклида стоит около 200 тысяч долларов, во время синтеза сверхтяжёлых элементов на ускорителе расходуется полмиллиграмма ⁴⁸Са в час.

Именно этот нуклид кальция позволил открыть элементы №114 и №116; изменение мишени дало возможность получить №115, №117 и №118.

Физикам из Дубны и Ливермора удалось получить московий двумя способами. Первый – бомбардировка мишени из америция ²⁴³Am пучком ⁴⁸Са, при этом образовывались ядра московия (Physical Review C, 2005, 72, 3, 034611). Среднее время жизни наиболее устойчивых нуклидов составляло 220 миллисекунд. Второй способ – спонтанный распад ядер элемента №117, теннессина, при котором образовывались изотопы ²⁸⁹Mc и ²⁹⁰Mc с несколько большим временем жизни, но тем не менее не превышавшим секунду. Результаты синтеза элемента №115 были подтверждены контрольными экспериментами международной группы исследователей во главе с физиками из Университета Лунда (Швеция) и в Институте по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца (Дармштадт, Германия). К настоящему времени получено около сотни атомов московия.

Так как в честь Дубны уже назван элемент № 105, ИЮПАК рекомендовал дать элементу №115 название «московий» (Mc) в честь Московской области, в которой расположены наукоград Дубна и Объединённый институт ядерных исследований (Дубна).

116. Ливерморий

Правила ИЮПАК просты – элемент можно назвать в честь его свойства, мифологического создания, географического объекта, учёного или минерала. Полученные за последние полвека элементы названы в честь учёных или географических понятий. На настоящий момент ливерморий является самым тяжелым элементом, названным в честь города (точнее, расположенной в городе Ливерморе Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса), элемент №117 – теннессин – назван в честь штата, а №118 – оганессон – в честь учёного.

Первые сообщения о синтезе элемента №116 появились в 1999 году, на его открытие претендовала Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли, но эти эксперименты не удалось воспроизвести, и впоследствии они были признаны либо неправильно интерпретированными, либо сфальсифицированными. В июне 2000 года элемент №116 был получен и учеными из Объединенного института ядерных исследований в сотрудничестве с Ливерморской национальной лабораторией в результате бомбардировки кюрия ²⁴⁸Cm ионами кальция ⁴⁸Са. Нуклид элемента №116 образуется и при α-распаде элемента №118, оганессона, ²⁹⁴Og.

Все изотопы ливермория чрезвычайно неустойчивы и, претерпевая α-распад, образуют изотопы элемента №114, флеровия, последующий α-распад которого даёт элемент №112, коперниций. Образование коперниция было доказано по сходству его химических свойств со свойствами ртути, и эта химическая идентификация коперниция стала, в свою очередь, подтверждением удачного синтеза элементов с атомными номерами №114 и №116.

В июне 2011 года открытие элемента 116 утвердил ИЮПАК, в мае 2012 года одновременно с названием флеровия было утверждено название элемента «ливерморий».

117. Теннессин

Американский штат Теннесси давно связан c ядерной физикой. В этом штате был построен первый ядерный реактор, на котором в 1940-е годы получали секретный тогда плутоний для создания атомной бомбы «Толстяк», уничтожившей Нагасаки. В 1945 году исследователи из Ок-Ридж, тогда ещё секретного города, градообразующим предприятием которого был ядерный реактор, открыли прометий. В последующие годы Национальная лаборатория Ок-Ридж была самым результативным из центров по изучению ядерной энергетике, находившихся в подчинении Министерства энергетики США. К 2005 году лаборатория Ок-Ридж осталась одной из двух организаций, способных нарабатывать значительные количества такого элемента, как берклий, который мог требоваться для разных целей, в том числе и исследовательских проектов.

В 2005 году Юрий Цолакович Оганесян, лаборатория которого в ОИЯИ к тому времени уже пятнадцать лет сотрудничала с Ливерморской национальной лабораторией имени Лоуренса, через общих знакомых предложил лаборатории Оук-Ридж принять участие в совместном исследовательском проекте – синтезе элемента №117. Для реализации этого проекта требовалась мишень из берклия («ядерными пулями» оставались всё те же ионы кальция ⁴⁸Са), а берклий можно было получить в лаборатории Ок-Ридж.

Первая проблема была в том, что на момент обращения в Ок-Ридж не производил калифорний, а берклий обычно был нужен для синтеза этого элемента, однако ради сотрудничества получение берклия было начато, и к декабрю 2008-го реактор Ок-Риджской лаборатории выдал 22 миллиграмма берклия ²⁴⁹Bk с периодом полураспада 314 дней. Тут возникла вторая проблема – физикам из Ок-Ридж никогда ранее не приходилось отправлять заказчику радиоактивные элементы воздушным транспортом (как сами понимаете, это единственный способ оперативно доставить распадающийся материал из США в Россию), и они не успели вовремя и правильно подготовить все документы, которые бы соответствовали требованиям Федерального управления гражданской авиации США и позволили бы взять два десятка миллиграммов радиоактивного препарата на борт. К счастью, все решилось относительно быстро, и посылка была доставлена в ОИЯИ до того, как берклий успел значительно распасться.

Для синтеза 117-го элемента мишень из изотопа 97-го элемента, берклия-249, полученного в Ок-Риджской национальной лаборатории (США), обстреливали ионами кальция-48 на ускорителе У-400 лаборатории ядерных реакций ОИЯИ.

В результате было зафиксировано шесть ядер нового элемента – пять ²⁹³Ts и одно ²⁹⁴Ts (Physical Review Letters, Vol. 104 (2010) P. 142502). В июне 2012 года эксперимент был повторён. Было зафиксировано пять ядер ²⁹³Ts, а в декабре 2015 года ИЮПАК официально признал открытие 117-го элемента.

Уже через неделю после заявления ИЮПАК о подтверждении синтеза элемента № 117, 7 января 2016 года, британский химик и блогер Кэт Дэй разместила в интернете петицию, в которой предлагает назвать этот элемент «октарином» (octarine, Oc) в честь «восьмого цвета радуги» из романов о Плоском мире британского писателя Терри Пратчетта, скончавшегося в марте 2015 года. По Пратчетту, октарин видят только волшебники (и еще кошки), тем не менее он вполне реален и указывает на присутствие магии. Тем не менее ИЮПАК, не веря в магию, назвал элемент №117 «теннессин» (Ts) в знак признания вклада штата Теннесси, в том числе Национальной лаборатории Ок-Ридж, Университета Вандербильта и Университета Теннесси в Ноксвилле, в изучение сверхтяжёлых элементов.

118. Оганесон

Замыкающий в настоящее время Периодическую систему элемент №118 – оганессон – назван в честь академика РАН Юрия Цолаковича Оганесяна, научного руководителя Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флёрова в ОИЯИ. Оганесян присоединился к исследовательской группе Флёрова в 1958 году и с тех пор стал одним из ведущих специалистов мирового масштаба в области синтеза новых химических элементов. В 1970 году он первым опробовал технику холодного слияния ядер, которая привела к открытию элементов №107–113. В 1990–2000-х годах с помощью методики горячего слияния Оганесяну с коллегами удалось заполнить седьмой ряд Периодической системы, в том числе и получив элемент своего имени.

Впервые о синтезе элемента №118 сообщили физики из Беркли в 1999 году. Они планировали назвать его в честь своего любимого шефа Альберта Гиорсо «гиорсием» (Gh). Однако мечтам не дано было сбыться – синтез унуноктия по заявленной методике не удалось воспроизвести в нескольких центрах ядерных исследований – российском, немецком и американском, из-за чего это первое заявление было признано ошибочным (Physical Review Letters, 2002, 89, 3, 039901, doi: 10.1103/PhysRevLett.83.1104).

Внутреннее расследование, проведённое в Национальной лаборатории имени Лоуренса, показало, что речь идет не об ошибочной интерпретации, а о фальсификации результатов, которые были проделаны одним человеком – болгарским исследователем Виктором Ниновым. Внутренний комитет лаборатории пришел к выводу, что Нинов был единственным человеком в проекте, который переводил исходные данные эксперимента в удобочитаемый для человека формат и использовал эту возможность для ввода ложных данных (Nature. 2002. 420 (6917): 728–729). Повторный анализ исходных данных не показывал событий, которые первоначально сообщал анализ Нинова. Для всех руководителей совместных проектов (и даже просто для «шефов» небольших исследовательских групп) отсюда мораль: людям, конечно, лучше доверять, но черновые результаты исследований стоит просматривать, особенно в том случае, если подчинённые сообщают вам об экстраординарных результатах, которые они получили под вашим чутким руководством.

В конце концов №118 получили ученые из ОИЯИ и Ливерморской национальной лаборатории. При получении этого элемента мишенью для луча из ядер кальция ⁴⁸Са стал калифорний ²⁴⁹Cf (Physical Review C», 2006, 74, 4, 044602). При этом калифорний не был использован специально – он образовывался в результате β-распада берклия, применявшегося для получения московия, и эксперимент по получению элемента №117 позволил поймать сразу двух «зайцев». Среднее время жизни элемента №118 составляло 0,2 секунды, он последовательно распадался с образованием ливермория, флеровия и коперниция.