Читать книгу "Элементы: замечательный сон профессора Менделеева - Аркадий Курамшин"

Назвать новый элемент оказалось также сложно, как и получить его — сотрудничество сотрудничеством, но американцам и профильному комитету ИЮПАК могла не понравиться идея назвать элемент в честь Георгия Николаевича Флёрова учитывая его роль в создании советского ядерного оружия (по правилам ИЮПАК элементы нельзя называть в честь людей, отношение к которым у разных стран или культур неоднозначно). Было найдено дипломатичное решение — название флеровий было дано не в честь самого Флёрова, а в честь названной его именем Лаборатории ядерных реакций Объединённого института ядерных исследований, где был синтезирован элемент. В итоге флеровий присоединился к сиборгию в Периодической системе, и увековеченными стали имена обоих соперников «трансфермиевых войн».

115. Московий

Объединённый Институт ядерных исследований расположен в Дубне, в 120 севернее от Москвы. Объединённый институт ядерных исследований был создан на основе Соглашения, подписанного 26 марта 1956 года в Москве представителями правительств одиннадцати стран, которые решили объединить усилия в изучении фундаментальных свойств материи. 1 февраля 1957 года ОИЯИ был зарегистрирован ООН.

В ОИЯИ были синтезированы все трансурановые элементы Периодической системы химических элементов, открытые в СССР и России, и повторен синтез большинства трансурановых элементов, открытых в других странах. За Институтом ИЮПАК официально закрепил мировой приоритет открытия многих новых элементов. С момента основания ОИЯИ, из 18 элементов, которые с тех пор были открыты во всём мире — одиннадцать были обнаружены в этом институте.

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 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 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 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 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

Американский штат Теннесси давно связан с 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 Оук-Ридж, тогда ещё секретного города, градообразующим предприятием которого был ядерный реактор, открыли прометий. В последующие годы Национальная лаборатория Оук-Ридж была самой результативным из центров по изучению ядерной энергетике, находившихся в подчинении Министерства энергетики США. К 2005 году лаборатория Оук-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.