Ливърморий-290 без вълшебства: периодичната таблица се подготвя за попълване

В Бъркли откриха нов начин за синтез на свръхтежки елементи.

В Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ учените успяха да създадат изотопа ливърморий-290 по принципно нов начин. Вместо атомни структури с напълно запълнени протонна и неутронна обвивки – така наречените „магически ядра“ – учените използваха необичайна комбинация от елементи.

Досега се разчиташе на специалните свойства на магическите ядра за синтезиране на свръхтежки елементи. Този метод даде възможност да се получат елементи до оганесон с атомен номер 118, но по-нататъшният напредък изглеждаше невъзможен.

Физици от Бъркли решиха да се отклонят от обичайната схема. Те взеха плутоний за мишена и го бомбардираха с лъчи от титан-50.

Най-тежкият елемент, който се среща в природата, остава уранът с атомен номер 92. По-леките елементи се зараждат в звездите – там се извършва термоядрен синтез до желязо с атомен номер 26. Но елементите, по-тежки от желязото, се появяват при експлозии на свръхнови или в момента на сблъсък на неутронни звезди.

Невероятно трудно е да се получат свръхтежки елементи в лабораторни условия. За да се създаде едно-единствено ядро на елемент 118, трябва да се насочат милиард милиарди частици към целта. Ускорителят работи без прекъсване в продължение на около две седмици.

Теоретичните изчисления показват, че за синтезирането на само един грам от подобен елемент ще са необходими повече от 10^19 години – милиард пъти повече от възрастта на Вселената. Въпреки това не би било възможно да го задържим – свръхтежките елементи съществуват само за милионни части от секундата.

Всички елементи, по-тежки от урана, са се появили благодарение на дългогодишни усилия. За получаването на елементи с номера от 107 до 113 е използвано олово-208 със своята уникална ядрена структура. А елементите от 114 до 118 бяха синтезирани с помощта на калций-48, който също има магически свойства.

Сега физиците са изправени пред амбициозна задача – да създадат елементите 119 и 120. Според изчисленията на теоретиците в непосредствена близост до тези атомни номера трябва да има „остров на стабилност“ – област, в която ядрата стават забележимо по-устойчиви.

Основният проблем е, че за синтеза на 119-ия и 120-ия елемент вече не може да се използва калций-48. Необходими са мишени от айнщайний и фермий, но тези елементи се разпадат твърде бързо. Освен това те могат да бъдат получени само в микрограмни количества, докато за експериментите са необходими милиграми.

Постижението на екипа от Бъркли разширява хоризонтите на науката. Вече е ясно: свръхтежки елементи могат да бъдат създадени, без да се разчита на обичайните „магически“ ядра. Освен това новият подход може да доведе до откриването на около 50 неизвестни изотопа на елементите с атомни номера от 104 до 118.

Работата на физиците от Бъркли доказа, че реакциите на синтез с обикновени ядра могат да създават нови елементи не по-зле от традиционните методи. Сега науката разполага с допълнителни инструменти за изследване на загадъчния свят на свръхтежките елементи.