Элементы: замечательный сон профессора Менделеева

С 1990 года ОИЯИ работает совместно с Ливерморской национальной лабораторией, и это сотрудничество привело к тому, что в 2012 году в Периодической системе появились результаты этого сотрудничества – элементы № 114 и № 116 – флеровий и ливерморий соответственно, а в 2016 году дубнинский институт со американскими коллегами подбирали названия ещё для трёх элементов – № 115, № 117 и № 118. Методика, которую используют Дубна и Ливермор для синтеза сверхтяжёлых элементов – горячее слияние, при котором мишень облучается пучком ионов или ядер с высокой энергией, достаточной чтобы преодолеть электростатическое отталкивание ядер и заставить их слиться. Ядро, образующееся в процессе горячего слияния может легко распасться, не дав возможности себя обнаружить. Чтобы такое расщепление не произошло, пучок, с помощью которого обстреливают мишень, обычно содержит ядра с аномально большим количеством нейтронов. При слиянии избыточные нейтроны играют роль «балласта», с которым отводится избыток энергии ядра.

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 ⁴⁸

Са 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 превышавшем 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 расположен 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 – теннесин, 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 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 ⁴⁸

Са. 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 приводит даёт элемент № 112, коперниция. 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. Теннесин