Дубна-inform

Бесконечная таблица

10:00 05.11.2021

В беседе с корреспондентом «НГ» Юрий Цолакович Оганесян объяснил, насколько необычным был путь к 118-му элементу.

— 1957 год. Георгий Николаевич Флеров инициирует создание лаборатории ядерных реакций, ЛЯР. Мне интересно: он изначально ставил такую цель – поиск (синтез) сверхтяжелых элементов?

— Это хороший вопрос. Но чтобы на него ответить, надо посмотреть, кто такой был Флеров, и кто такой был Глен Сиборг.

Оба они, и Флеров, и Сиборг, вышли из атомного проекта. Оба сыграли и в советском, и в американском атомных проектах ключевую роль. Оба, в какой-то мере, оказались в одинаковой ситуации, когда этот атомный проект был завершен. И в США, и в СССР – успешно. С той только разницей, что у нас немного позже – на полях России полыхала война. Но, вообще-то говоря, темп был примерно одинаковым.

И вот, поставьте себя в положение этих людей. Что дальше?

Этот вопрос – что дальше? – в человеческом понимании, очень суровый вопрос. Это относится и к солдату, который вернулся с войны.

Они, Сиборг и Флеров, люди, которые вошли в атомные проекты как физики, передовые физики, научные работники. Сиборг был известен совей теорией актинидов, Флеров – открыл спонтанное деление ядер. И они пошли на прикладную работу – делать бомбу. И они сделали. Что дальше? Психологически – это очень сильный момент… А кому ты нужен? Будешь делать, что ты делал? Среди людей научного профиля, некоторые продолжали то, что они делали, дальше – совершенствовали то, что принципиально было сделано. Кто пошел дальше – делали водородную бомбу. А Флеров и Сиборг ушли в науку.

В какую науку? Наука – она бескрайняя…

Когда они делали бомбу, у них бала задача – получить плутоний. Когда они построили реактор, они поняли, что можно накапливать плутоний в больших количествах. Плутоний – искусственный материал. Почему плутоний, а не уран? Уран – 50 кило, а плутоний всего 10 кило. А если дальше? Не плутоний, а, не амереций, скажем? (№ 95 в таблице Менделеева – А.В.) А еще дальше? А если – калифорний? (№ 98). То есть, там атомные бомбы могут быть пулей. То есть, грубо говоря, это движение к более компактному источнику энергии. Но это движение не очень ясное пока. Хотя в реакторах, которые нарабатывали плутоний, немножко получается и следующих элементов – 95, еще меньше – 96-го, 97-го…

И, возвращаясь к Сиборгу и Флерову, они начинают более глубоко анализировать этот процесс получения все более тяжелых элементов. И тут – небольшая катастрофа.

Потому что, когда они идут все дальше, дальше, доходят до сотого элемента (фермий). Дальше сотого элемента в реакторе ничего не получается. Если уран живет миллиарды лет, то изотоп сотого элемента вдруг начинает жить 300 миллисекунд. То есть, он образовался – тут же распадается. Цепочка оборвалась.

Когда это поняли, что цепочка ядерных реакций в реакторе обрывается на сотом элементе, придумали делать ядерные взрывы под землей. Весь взрыв происходит, примерно, за время одну микросекунду. Надеялись, что в таких условиях удастся перепрыгнуть за сотый… Ан, нет. Не получается. Дальше сотого не пойдешь. На вопрос – а где предел? – вот он предел, сотый элемент, фермий…

— Здесь перестает работать капельная модель ядра, которую предложил в 1927 году Георгий Гамов…

— В том числе и по этой причине, да. Эта модель так и показывает… Уперлись в фермий. И тогда… Тогда речь шла о том, что, если у тебя на нейтронах не получается, — ни через реактор, ни через ядерный взрыв, — это вовсе не значит, что ты не можешь продвинуться дальше.

В реакторах и взрывах, там – последовательный захват нейтронов ядром: один нейтрон, потом второй, третий, четвертый, пятый… Стоит одной этой «бусинке» оборваться, то все обрывается. А почему бы 20 нейтронов сразу, одним махом туда (в ядро – А.В.) не вогнать? Но облучать тогда надо не нейтроном, а, скажем, ионом неона, вбить все эти протоны и нейтроны в это ядро. Это была совсем новая идея. Флеров об этом говорил Курчатову. Я уже пришел на то, что мы должны вот этим вот заниматься.

Но мы должны были понять, как это происходит, будут ли они сливаться? Если они сливаются – будут ли они выживать? Это уже совсем другая наука, она совсем не такая, как на нейтронах.

— Когда вы начинали, были такие мысли, предчувствие: где-то будет нарушаться периодический закон? По химии…

— О химии еще речи не было. Тогда были известны только актиниды, а они – как близнецы-братья. Первый эксперимент – прыжок к 104-му элементу. Стало понятно, что 104-й элемент надо отличать от всей плеяды актинидов. Потом дальше. Потом еще дальше… А теперь мы занимаемся химией сверхтяжелых, которые вообще, возможно, из таблицы Менделеева вылезают.

— А правомерно ли говорить, что возникла ядерная химия, по аналогии с ядерной физикой?

— Она возникла давно, не сейчас.

— Но многие химики скептически относятся к этому: какая химия может быть на одном атоме, который, к тому же, существует 10-5 секунды…

— Действительно. Это не так очевидно. Если мы говорим о химии, то химия, вообще говоря, относится к атомной физике. Химические свойства – это поведение последнего электрона. Как делаются молекулы? Два атома соединяются валентными электронами…

Спрашивается: а можно ли химию изучать на отдельных атомах? Когда говоришь о макрохимии, о химии в привычном смысле слова, этот отдельный атом сидит с такими же, как он сам. Я один раз присутствовал на коллегии Средмаша, — меня взял с собой Флеров, — и такой вопрос Флерову задал академик Исаак Кикоин:

— 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, можете 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…

Справочно

30 декабря 2015 года Международный союз теоретической и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) выпустил официальный пресс-релиз, посвященный открытию новых химических элементов с атомными номерами 113, 115, 117 и 118. Официально было объявлено, что IUPAC по результатам работы совместного комитета Международного союза теоретической и прикладной химии и Международного союза теоретической и прикладной физики утвердил открытие новых химических элементов Периодической таблицы Д.И. Менделеева с атомными номерами 113, 115, 117 и 118.

Приоритет в открытии признан:

113 элемент – коллаборация института РИКЕН (Япония);

115 и 117 элементы − коллаборация Объединенного института ядерных исследований (Дубна, Россия), Ливерморской национальной лаборатории (США) и Окриджской национальной лабораторией (США);

118 элемент − коллаборация Объединенного института ядерных исследований (Дубна, Россия) и Ливерморской национальной лаборатории (США).

Синтез 115, 117 и 118 элементов осуществлен в Дубне в ОИЯИ на ускорительном комплексе У-400 Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова в реакциях ускоренных ионов Са-48 с актинидными мишенями (америций-243 – 115 элемент, берклий-249 – 117 элемент, калифорний-249 – 118 элемент). Позднее полученные в Дубне результаты были подтверждены учеными Германии (ГСИ, Дармштадт) и США (Беркли).

Для элемента с атомным номером 118 сотрудничающие команды учёных из Объединённого института ядерных исследований в Дубне (Россия) и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (США), участвовавших в его получении, предложили название оганесон и символ Og, которые были утверждены IUPAC 28 ноября 2016 года. Профессор Юрий Оганесян стал вторым учёным (после Глена Сиборга), при жизни которого его именем был назван химический элемент.

Оставить комментарий