О чем писала газета в этот день 60 лет назад

Есть 104-й элемент!

№70 (130) 29 августа 1964 года

Как сообщили корреспонденту ТАСС в Государственном комитете по использованию атомной энергии СССР, в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ (г. Дубна) под руководством члена-корреспондента АН СССР Г.Н.Флёрова в течение ряда лет проводились опыты по синтезу трансурановых элементов.

Эти опыты увенчались новым успехом - обнаружением короткоживущего радиоактивного излучателя. Этот излучатель имеет время жизни относительно спонтанного распада 0,3 секунды и синтезируется со скоростью один атом в 5 часов при бомбардировке плутония-242 ускоренными ионами неона-22. Синтезировано более 150 новых ядер.

В настоящее время анализ полученных данных и проведенные разносторонние контрольные опыты с большой достоверностью приводят к заключению, что новый излучатель - изотоп с атомным весом 260 ранее неизвестного 104-го элемента периодической системы Менделеева.

Предварительные данные об этих результатах были сообщены в июле этого года на конгрессе по ядерной физике в Париже.

В настоящее время продолжаются опыты по дальнейшему изучению физических и химических свойств нового элемента.

(ТАСС)

За краем таблицы Менделеева

Георгий Флёров

- 104-й элемент периодической системы, может быть, окажется наиболее интересным из трансурановых элементов, - сказал однажды известный американский физик Глен Сиборг, руководивший работами по синтезу большинства трансурановых элементов.

По существующим представлениям 104 й элемент должен открывать в таблице Менделеева совершенно новое семейство самых тяжелых элементов. Как известно, 103 й элемент - лоуренсий - стал "замыкающим" тяжелейшей группы актинидов, которая открывается номером 90 - торием и после номера 92 - урана вся получена искусственным путем в лабораториях.

Что же дальше, что скрывается за краем таблицы? Какие удивительные секреты природы сможет раскрыть 104-й элемент? Какими свойствами он будет обладать?

Попытки получить ответ на эти вопросы - синтезировать и с достаточной достоверностью выделить 104-й элемент уже давно ведутся в Калифорнийском университете в Беркли под руководством профессора Альберта Гиорсо и в Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР Георгия Флёрова.

Но с продвижением на каждую последующую за ураном клеточку менделеевской таблицы трудности возрастают. Если говорить скромно, в геометрической прогрессии. Природа, словно стараясь удержать свои секреты, отступает всё неохотнее, становится всё более упрямой и хитроумной.

Если первый заурановый элемент - плутоний - был "открыт" в количестве, умещающемся на кончике иглы, то искусственно синтезированные более тяжелые элементы - калифорний, берклий, эйнштейний поначалу увидеть простым глазом было вовсе невозможно. 101-й элемент - менделевий - с невероятными трудностями "добыли" в количестве 17 атомов, а 103-го элемента - лоуренсия - получили столько, что не могло быть и речи о выделении и определении его химическим путем, хотя химики, работающие в этой области, как говорится, превзошли себя и наловчились обращаться с практически ненаблюдаемыми весовыми количествами веществ. Все-таки пришлось ограничиться лишь физическими доказательствами открытия нового элемента.

Циклический ускоритель многозарядных ионов

Но трудности не только не останавливали, а, казалось, еще больше подстегивали физиков. Кроме неоценимого значения для науки, трансураны уже сослужили неплохую службу технике. Плутоний, например, сейчас можно получать в промышленных масштабах - а он оказался ценнейшим ядерным топливом, позволяющим вырабатывать экономически выгодную электроэнергию. Кюрий вполне может стать великолепным компактным источником тепла. Калифорний и более тяжелые элементы - компактными источниками нейтронов, да кто знает, какие свойства еще таят в себе эти тяжелейшие "кирпичи" Вселенной!

104-й элемент природа запрятала с особой тщательностью. Поэтому и американские, и советские физики разрабатывали экспериментальное оборудование повышенной точности и избирательности.

Наиболее удобный и уже опробованный при синтезировании других тяжелых зауранов путь - это реакция взаимодействия заряженных частиц, ускоренных на циклотронах или линейных ускорителях, с ядрами специально подобранного вещества мишени. Чтобы произошла нужная реакция, разогнанная и ускоренная заряженная частица должна проникнуть в ядро до вещества мишени и объединиться с ним. Подобрав частицы и материал для мишени, можно надеяться достичь желаемого.

Для получения 104-го элемента, вероятно, идеальным случаем было бы в качестве мишени взять самый тяжелый из известных элементов - лоуренсий, а в качестве снаряда наименьшую из заряженных частиц ядро водорода - протон (сумма атомных номеров должна в результате дать 104). Однако лоуренсия пока нет даже в субмикроскопических количествах и его использование сегодня - недостижимая мечта. Поэтому американские физики, например, бомбардировали мишень из калифорния (атомный номер 98) ускоренными ионами углерода (атомный номер 6). Пока желаемого эффекта обнаружено не было. Советские физики, в распоряжении которых находится самый мощный в мире циклический ускоритель многозарядных ионов, решили использовать "тяжелую артиллерию". Mишень из плутония-242 (атомный номер 94) обстреливалась многозарядными ионами тяжелого неона-22 (атомный номер 10).

По идее ядро плутония, захватив ион неона, должно прийти в возбужденное состояние и, испарив четыре нейтрона, превратиться в тяжелый изотоп 104-го элемента с массовым числом (общее количество протонов и нейтронов в ядре) 260. Однако вероятность, что ядро из мишени, захватив заряженную частицу, мгновенно не разлетится, очень мала. Чем больше атомный номер, тем она становится все меньше и меньше. Так, при синтезе тяжелого изотопа 102-го элемента реализовалась нужным образом лишь одна стомиллионная из всех случаев взаимодействия. Предполагалось, что 104-й может образоваться лишь в одной десятимиллиардной из всех возможных случаев. Теоретики предсказывали время его жизни что-то около миллионной доли секунды.

Но по оценкам, основанным на экспериментальных данных, вопреки мнению теоретиков, выходило, что 101-й элемент должен распадаться в пределах от одной тысячной доли секунды до секунды. Это тоже очень короткое время, доступное для обнаружения.

Вооружаясь столь скупыми и мало обнадеживающими сведениями, группа молодых физиков, химиков, механиков Лаборатории ядерных реакций - Юрий Оганесян, Юрий Лобанов, Владислав Кузнецов, Виктор Друин, Владимир Перелыгин, Краснослав Гаврилов, Светлана Третьякова, Василий Плотко под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР Георгия Флёрова начала создание несуществующего в природе самого интересного и загадочного элемента, для которого даже неизвестно, где готовить место в менделеевской таблице - его свойства могут принести много неожиданностей не только физикам, но и химикам.

Но из-за столь неопределенных сведений и неясных оценок, естественно, существовала опасность принять за 104-й элемент любой появившийся в реакциях неизвестный ранее излучатель. И действительно, в первых же опытах были обнаружены ядра, распадающиеся за 13 тысячных секунды. Так хотелось верить, что это долгожданный 104-й! Но закон Лаборатории ядерных реакций - многократные перепроверки и суровые требования к неопровержимости доказательств. Поэтому, к великому огорчению исследователей, ими же самими проведенные контрольные эксперименты показали, что это не 104-й, а как выяснилось позже, изомер америция-242 (атомный номер 95), почему-то с сильно облегченной способностью к делению. В дальнейших экспериментах было найдено много аналогичных излучателей со временем жизни в одну тысячную секунды, 3 секунды и даже 200 секунд. Но все они не были 104-м. К ним добавились тысячи ядер тяжелого изотопа-256 102-го элемента, так как с плутонием мишени взаимодействовал не только неон (10), но и его "осколки" - кислород (8), углерод (6), берилий (4).

Всё это еще больше осложняло дело. Сильнейший фон распадающихся изомеров и ядер 102-го элемента делал задачу почти безнадежной. В общей каше различных ядер отыскать и распознать несколько едва отличимых крупинок казалось немыслимым даже с помощью очень чувствительной аппаратуры.

Создавались целые серии всё новых и новых методик, которые позволяли существенно уменьшить фон и давали надежду поймать ядра 104-го в узких, порядка десятых долей секунды "щелях" времени между прочими ядрами.

Был сделан пробник - устройство, включающее мишень и детекторы (обнаружители), который можно поставить под пучок заряженных частиц циклотрона. Параллельно создали другой - ленточный пробник. Если в первом ядра, выбитые из мишени, переносились к детекторам-регистраторам вращающимся диском, то во втором их забирала непрерывно двигающаяся бесконечная никелевая лента. Вдоль ленты были расставлены специально изготовленные стекла, которые сохраняли отпечаток только осколков ядер и не реагировали на все другие виды излучений. Скорость ленты, как и скорость диска, можно было менять. Тем самым, как в кино при замедленной съемке, растягивались и четко разделялись по времени делящиеся ядра и легче было их "сортировать".

Исследователи сутками не уходили от циклотрона, выбирая из него полную мощность. Для надежности - более верного контроля и гарантии на случай поломки - эксперименты велись на обоих пробниках. Меняли скорость ленты и дисков, расстояния между стеклами.

Слева направо: механик В.Плотко, физики Ю.Оганесян и В.Друин ведут подготовку дискового пробника к эксперименту

...Это была титаническая работа, перед которой ручная добыча руды из копей кажется детской забавой. Друин и Оганесян считали время, проведенное у машин, уже не на сутки, а на месяцы.

Наконец, приборы зарегистрировали излучатель со временем жизни в три десятых секунды. Результат был столь робкий, едва уловимый, как всплеск, что сами экспериментаторы с горькой иронией назвали его "бородавкой" на кривой распада. Несмотря на это, экспериментаторам удалось изучить зависимость выхода элемента от энергии налетающих ионов. Оказалось, что эта зависимость соответствует предполагаемому испарению из составного ядра четырех нейтронов.

Снова менялись ленты и стекла, снова шла борьба за атомы. Надо было хоть немного поднять чувствительность аппаратуры. Краснослав Гаврилов искал всё более оптимальные способы приготовления мишеней.

И вот при бомбардировке мишеней из плутония-242 ионами неона-22 был четко, надежно и устойчиво зарегистрирован излучатель со временем жизни 0,3 секунды. Все говорило за то, что это тяжелый изотоп элемента 104 с массовым числом 260.

Но, как водится, в лаборатории снова начались попытки опровергнуть очевидное. Чтобы гарантировать от возможной ошибки, уран-238 облучали неоном-22, а плутоний-242 - ионами кислорода-18 и неона-20. Во всех этих реакциях 104-й элемент с массой 260 образоваться не может. И действительно, излучателя со временем жизни 0,3 секунды обнаружено не было.

Основные и контрольные эксперименты с большой достоверностью показывают, что получен 104-й элемент с массовым числом 260. Уже получено более 150 атомов нового, до сих пор никому неведомого элемента. Много ли это - можно судить по тому, что за 5-6 часов образуется лишь один атом 104-го, в то время как менделевий, впервые полученный в количестве 17 атомов, имел выход 1 атом в час.

104-й элемент, который должен стать главой целого, пока неизвестного семейства менделеевской таблицы, детально изучается. Физики выявляют его характер и привычки. Химики - чехословацкие и советские - подготовили уникальную методику для исследования его химических свойств.

"Новорожденный" еще не получил имени. Но эта задача не такая трудная, как его открытие. Для этого не придется длительно листать таблицы и справочники, выясняя, чей вклад в ядерную физику оказался наиболее существенным. Ядерная физика знает имена ученых, чей огромный научный вклад сочетался с самоотверженным трудом на пользу человечества.

Е. Кнорре, научный обозреватель АПН

***

В Лаборатории ядерных реакций 27 августа состоялась пресс-конференция. Ее открыл директор ОИЯИ профессор Д.И.Блохинцев. Он поздравил коллектив лаборатории с большой победой и пожелал дальнейших успехов. Затем выступил директор ЛЯР профессор Г.Н.Флёров и руководитель научной группы химиков И.Звара.

На пресс-конференции присутствовали вице-директор профессор И.Улегла, вице-директор Э.Феньвеш и научная группа, сделавшая открытие 104-го элемента.

Ведущая рубрики Ирина ЛЕОНОВИЧ,
фото Юрия ТУМАНОВА