60 के दशक के अंत तक, कई सिद्धांतकारों के प्रयासों के माध्यम से - ओ. बोह्र और बी. मोटलसन (डेनमार्क), एस. निल्सन (स्वीडन), वी.एम. स्ट्रुटिंस्की और वी.वी. पश्केविच (यूएसएसआर), एच. मायर्स और वी. सियावेत्स्की (यूएसए), ए. सोबिचेव्स्की और अन्य (पोलैंड), डब्ल्यू. ग्रीनर और अन्य (जर्मनी), आर. निक्स और पी. मोलर (यूएसए), जे. बर्जर (फ्रांस) ) और कई अन्य लोगों ने परमाणु नाभिक का सूक्ष्म सिद्धांत बनाया। नए सिद्धांत ने उपरोक्त सभी विरोधाभासों को भौतिक कानूनों की सामंजस्यपूर्ण प्रणाली में ला दिया।
किसी भी सिद्धांत की तरह, इसमें एक निश्चित भविष्यवाणी शक्ति थी, विशेष रूप से बहुत भारी, अभी भी अज्ञात नाभिक के गुणों की भविष्यवाणी करने में। यह पता चला कि परमाणु गोले का स्थिरीकरण प्रभाव तथाकथित बनाने वाले नाभिक के छोटी बूंद मॉडल (यानी क्षेत्र Z > 106) द्वारा इंगित किए गए प्रभावों से परे काम करेगा। जादुई संख्याओं Z=108, N=162 और Z=114, N=184 के आसपास "स्थिरता के द्वीप"। जैसा कि चित्र 2 में देखा जा सकता है, इन "स्थिरता के द्वीपों" में स्थित अतिभारी नाभिकों का जीवनकाल काफी बढ़ सकता है। यह विशेष रूप से सबसे भारी, अतिभारी तत्वों पर लागू होता है, जहां बंद गोले Z=114 (संभवतः 120) और N=184 का प्रभाव आधे जीवन को दसियों, सैकड़ों हजारों और, शायद, लाखों वर्षों तक बढ़ा देता है, यानी। - परमाणु गोले के प्रभाव के अभाव में परिमाण के 32-35 ऑर्डर अधिक। इस प्रकार अतिभारी तत्वों के संभावित अस्तित्व के बारे में एक दिलचस्प परिकल्पना उत्पन्न हुई, जो भौतिक संसार की सीमाओं का महत्वपूर्ण रूप से विस्तार कर रही है। सैद्धांतिक भविष्यवाणियों का प्रत्यक्ष परीक्षण अतिभारी न्यूक्लाइड का संश्लेषण और उनके क्षय गुणों का निर्धारण होगा। इसलिए, हमें तत्वों के कृत्रिम संश्लेषण से जुड़े प्रमुख मुद्दों पर संक्षेप में विचार करना होगा।

2. भारी तत्वों की संश्लेषण अभिक्रियाएँ

Pm (Z=100) से भारी तत्वों को त्वरित भारी आयनों के साथ प्रतिक्रियाओं में संश्लेषित किया गया था, जब प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का एक कॉम्प्लेक्स लक्ष्य नाभिक में पेश किया जाता है। लेकिन इस तरह की प्रतिक्रिया पिछले मामले से अलग है. जब एक न्यूट्रॉन जिसमें विद्युत आवेश नहीं होता है, उसे पकड़ लिया जाता है, तो नए नाभिक की उत्तेजना ऊर्जा केवल 6 - 8 MeV होती है। इसके विपरीत, जब लक्ष्य नाभिक हीलियम (4 He) या कार्बन (12 C) जैसे हल्के आयनों के साथ भी विलीन हो जाता है, तो भारी नाभिक ऊर्जा E x = 20 - 40 MeV तक गर्म हो जाएगा। प्रक्षेप्य नाभिक की परमाणु संख्या में और वृद्धि के साथ, इसे सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक (कूलम्ब प्रतिक्रिया अवरोध) के प्रतिकर्षण की विद्युत शक्तियों पर काबू पाने के लिए अधिक से अधिक ऊर्जा प्रदान करने की आवश्यकता होगी। यह परिस्थिति दो नाभिकों - प्रक्षेप्य और लक्ष्य के विलय के बाद बने यौगिक नाभिक की उत्तेजना ऊर्जा (हीटिंग) में वृद्धि की ओर ले जाती है। इसका ठंडा होना (जमीनी अवस्था E x = 0 में संक्रमण) न्यूट्रॉन और गामा किरणों के उत्सर्जन के माध्यम से होगा। और यहीं पहली बाधा खड़ी होती है.

एक गर्म भारी नाभिक केवल 1/100वें मामलों में ही न्यूट्रॉन उत्सर्जित करने में सक्षम होगा; मूल रूप से, यह दो टुकड़ों में विभाजित हो जाएगा क्योंकि नाभिक की ऊर्जा इसके विखंडन अवरोध की ऊंचाई से काफी अधिक है। यह समझना आसान है कि किसी यौगिक नाभिक की उत्तेजना ऊर्जा को बढ़ाना उसके लिए हानिकारक है। वाष्पित न्यूट्रॉन की संख्या में वृद्धि के कारण बढ़ते तापमान (या ऊर्जा ई एक्स) के साथ गर्म नाभिक के जीवित रहने की संभावना तेजी से कम हो जाती है, जिसके साथ विखंडन दृढ़ता से प्रतिस्पर्धा करता है। लगभग 40 MeV की ऊर्जा तक गर्म किये गये नाभिक को ठंडा करने के लिए, 4 या 5 न्यूट्रॉन को वाष्पित करना आवश्यक है। हर बार विखंडन एक न्यूट्रॉन के उत्सर्जन के साथ प्रतिस्पर्धा करेगा, जिसके परिणामस्वरूप जीवित रहने की संभावना केवल (1/100) 4-5 = 10 -8 -10 -10 होगी। स्थिति इस तथ्य से जटिल है कि जैसे-जैसे कोर का तापमान बढ़ता है, गोले का स्थिरीकरण प्रभाव कम हो जाता है, इसलिए विखंडन अवरोध की ऊंचाई कम हो जाती है और कोर का विखंडन तेजी से बढ़ जाता है। इन दोनों कारकों के कारण अतिभारी न्यूक्लाइड के बनने की संभावना बेहद कम हो जाती है।

1974 में तथाकथित की खोज के बाद 106 से भारी तत्वों के क्षेत्र में प्रगति संभव हो गई। शीत संलयन प्रतिक्रियाएं. इन प्रतिक्रियाओं में, स्थिर आइसोटोप के "जादुई" नाभिक को लक्ष्य सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है - 208 पीबी (जेड = 82, एन = 126) या 209 बीआई (जेड = 83, एन = 126), जो आर्गन से भारी आयनों द्वारा बमबारी की जाती है ( यू.टी. ओगनेस्यान , ए.जी. डेमिन, आदि)। संलयन प्रक्रिया के दौरान, "जादुई" लक्ष्य नाभिक में न्यूक्लियंस की उच्च बाध्यकारी ऊर्जा दो परस्पर क्रिया करने वाले नाभिकों के पुनर्व्यवस्था के दौरान ऊर्जा के अवशोषण की ओर ले जाती है।
कुल द्रव्यमान के भारी कोर में। परस्पर क्रिया करने वाले नाभिक और अंतिम नाभिक में न्यूक्लियंस की "पैकिंग" ऊर्जा में यह अंतर प्रतिक्रिया के लिए उच्च कूलम्ब बाधा को दूर करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की भरपाई करता है। परिणामस्वरूप, एक भारी नाभिक की उत्तेजना ऊर्जा केवल 12-20 MeV होती है। कुछ हद तक, ऐसी प्रतिक्रिया "रिवर्स विखंडन" की प्रक्रिया के समान है। दरअसल, यदि यूरेनियम नाभिक का दो टुकड़ों में विखंडन ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है (इसका उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में किया जाता है), तो विपरीत प्रतिक्रिया में, जब टुकड़े विलीन हो जाते हैं, तो परिणामी यूरेनियम नाभिक लगभग ठंडा हो जाएगा। इसलिए, जब तत्वों को ठंडे संलयन प्रतिक्रियाओं में संश्लेषित किया जाता है, तो एक भारी नाभिक को जमीनी अवस्था में जाने के लिए केवल एक या दो न्यूट्रॉन उत्सर्जित करने की आवश्यकता होती है।
डार्मस्टेड (जर्मनी) में जीएसआई नेशनल न्यूक्लियर फिजिक्स सेंटर में 107 से 112 (पी. आर्मब्रस्टर, जेड होफमैन, जी. मुन्ज़ेनबर्ग, आदि) तक 6 नए तत्वों को संश्लेषित करने के लिए बड़े पैमाने पर नाभिक की शीत संलयन प्रतिक्रियाओं का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था। हाल ही में, रिकेन नेशनल सेंटर (टोक्यो) में के. मोरिता और अन्य ने 110-112 तत्वों के संश्लेषण पर जीएसआई प्रयोगों को दोहराया। दोनों समूह भारी प्रोजेक्टाइल का उपयोग करके तत्व 113 और 114 पर आगे बढ़ने का इरादा रखते हैं। हालाँकि, शीत संलयन प्रतिक्रियाओं में तेजी से भारी तत्वों को संश्लेषित करने का प्रयास बड़ी कठिनाइयों से जुड़ा हुआ है। आयनों के परमाणु आवेश में वृद्धि के साथ, कूलम्ब प्रतिकारक बलों में वृद्धि के कारण लक्ष्य नाभिक 208 पीबी या 209 बीआई के साथ उनके संलयन की संभावना बहुत कम हो जाती है, जो कि ज्ञात है, परमाणु आवेशों के उत्पाद के लिए आनुपातिक हैं। तत्व 104 से, जिसे प्रतिक्रिया 208 Pb + 50 Ti (Z 1) में प्राप्त किया जा सकता है × Z 2 = 1804) प्रतिक्रिया में तत्व 112 208 Pb + 70 Zn (Z 1) × Z 2 = 2460), विलय की संभावना 10 4 गुना से अधिक घट जाती है।

चित्र तीनभारी न्यूक्लाइड्स का मानचित्र। परमाणु अर्ध-आयु को विभिन्न रंगों (सही पैमाने) द्वारा दर्शाया जाता है। काले वर्ग पृथ्वी की पपड़ी में पाए जाने वाले स्थिर तत्वों के समस्थानिक हैं (T 1/2)। ≥ 10 9 वर्ष). गहरा नीला रंग "अस्थिरता का समुद्र" है, जहां नाभिक 10 -6 सेकंड से भी कम समय तक जीवित रहते हैं। पीली रेखाएँ बंद कोशों के अनुरूप होती हैं जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की जादुई संख्या को दर्शाती हैं। थोरियम, यूरेनियम और ट्रांसयूरेनियम तत्वों के "प्रायद्वीप" के बाद "स्थिरता के द्वीप" नाभिक के सूक्ष्म सिद्धांत की भविष्यवाणियां हैं। विभिन्न परमाणु प्रतिक्रियाओं और उनके अनुक्रमिक क्षय में प्राप्त Z = 112 और 116 के साथ दो नाभिक दिखाते हैं कि अतिभारी तत्वों के कृत्रिम संश्लेषण के दौरान कोई "स्थिरता के द्वीपों" के कितना करीब पहुंच सकता है।

एक और सीमा है. शीत संलयन अभिक्रियाओं में प्राप्त यौगिक नाभिकों में अपेक्षाकृत कम संख्या में न्यूट्रॉन होते हैं। ऊपर माने गए 112वें तत्व के निर्माण के मामले में, Z = 112 के साथ अंतिम नाभिक में केवल 165 न्यूट्रॉन हैं, जबकि न्यूट्रॉन N > 170 की संख्या के लिए स्थिरता में वृद्धि की उम्मीद है (चित्र 3 देखें)।

सैद्धांतिक रूप से, यदि कृत्रिम तत्वों को लक्ष्य के रूप में उपयोग किया जाता है, तो न्यूट्रॉन की एक बड़ी मात्रा के साथ नाभिक प्राप्त किया जा सकता है: परमाणु रिएक्टरों में उत्पादित प्लूटोनियम (जेड = 94), अमेरिकियम (जेड = 95) या क्यूरियम (जेड = 96), और दुर्लभ तत्व प्रक्षेप्य कैल्शियम आइसोटोप के रूप में - 48 Ca. (नीचे देखें)।

48 Ca परमाणु के नाभिक में 20 प्रोटॉन और 28 न्यूट्रॉन होते हैं - दोनों मान बंद कोश के अनुरूप होते हैं। 48 सीए नाभिक के साथ संलयन प्रतिक्रियाओं में, उनकी "जादुई" संरचना भी काम करेगी (ठंड संलयन प्रतिक्रियाओं में यह भूमिका लक्ष्य के जादुई नाभिक द्वारा निभाई गई थी - 208 पीबी), जिसके परिणामस्वरूप अतिभारी नाभिक की उत्तेजना ऊर्जा होगी लगभग 30 - 35 मेव। जमीनी अवस्था में उनका संक्रमण तीन न्यूट्रॉन और गामा किरणों के उत्सर्जन के साथ होगा। कोई उम्मीद कर सकता है कि इस उत्तेजना ऊर्जा पर परमाणु गोले का प्रभाव अभी भी गर्म अतिभारी नाभिक में मौजूद है, इससे उनका अस्तित्व बढ़ेगा और हमें अपने प्रयोगों में उन्हें संश्लेषित करने की अनुमति मिलेगी। यह भी ध्यान दें कि परस्पर क्रिया करने वाले नाभिकों के द्रव्यमान की विषमता (Z 1 × जेड 2 ≤ 2000) उनके कूलम्ब प्रतिकर्षण को कम करता है और जिससे विलय की संभावना बढ़ जाती है।

इन स्पष्ट स्पष्ट लाभों के बावजूद, 1977-1985 में विभिन्न प्रयोगशालाओं में किए गए 48 सीए आयनों के साथ प्रतिक्रियाओं में अतिभारी तत्वों को संश्लेषित करने के सभी पिछले प्रयास विफल रहे। अप्रभावी साबित हुआ. हालाँकि, हाल के वर्षों में प्रायोगिक प्रौद्योगिकी के विकास और सबसे बढ़कर, हमारी प्रयोगशाला में नई पीढ़ी के त्वरक पर 48 Ca आयनों की तीव्र किरणों के उत्पादन ने प्रयोग की संवेदनशीलता को लगभग 1000 गुना तक बढ़ाना संभव बना दिया है। इन उपलब्धियों का उपयोग अतिभारी तत्वों को संश्लेषित करने के एक नए प्रयास में किया गया था।

3 अपेक्षित गुण

यदि संश्लेषण सफल होता है तो हम प्रयोग में क्या देखने की उम्मीद करते हैं? यदि सैद्धांतिक परिकल्पना सत्य है, तो अतिभारी नाभिक सहज विखंडन के सापेक्ष स्थिर होगा। तब वे दूसरे प्रकार के क्षय का अनुभव करेंगे: अल्फा क्षय (2 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन से युक्त हीलियम नाभिक का उत्सर्जन)। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, एक पुत्री नाभिक बनता है जो मूल नाभिक से 2 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन हल्का होता है। यदि पुत्री नाभिक में सहज विखंडन की संभावना कम है, तो दूसरे अल्फा क्षय के बाद पोते का नाभिक अब प्रारंभिक नाभिक की तुलना में 4 प्रोटॉन और 4 न्यूट्रॉन हल्का होगा। स्वतःस्फूर्त विखंडन होने तक अल्फा क्षय जारी रहेगा (चित्र 4)।

वह। हम केवल एक क्षय नहीं, बल्कि एक "रेडियोधर्मी परिवार" देखने की उम्मीद करते हैं, जो क्रमिक अल्फा क्षयों की एक श्रृंखला है, जो काफी लंबे समय तक (परमाणु पैमाने पर) होती है, जो प्रतिस्पर्धा करती है, लेकिन अंततः स्वतःस्फूर्त विखंडन से बाधित होती है। सिद्धांत रूप में, ऐसा क्षय परिदृश्य पहले से ही एक अतिभारी नाभिक के गठन का संकेत देता है।

स्थिरता में अपेक्षित वृद्धि को पूरी तरह से देखने के लिए, बंद कोश Z = 114 और N = 184 के जितना संभव हो उतना करीब आना आवश्यक है। परमाणु प्रतिक्रियाओं में ऐसे न्यूट्रॉन-अतिरिक्त नाभिक को संश्लेषित करना बेहद मुश्किल है, क्योंकि जब नाभिक का विलय होता है स्थिर तत्व जिनमें पहले से ही प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का एक निश्चित अनुपात होता है, दोगुने जादुई नाभिक 298 114 तक पहुंचना असंभव है। इसलिए, हमें प्रतिक्रिया में नाभिक का उपयोग करने का प्रयास करने की आवश्यकता है जिसमें शुरू में अधिकतम संभव संख्या में न्यूट्रॉन होते हैं। इसने, काफी हद तक, एक प्रक्षेप्य के रूप में त्वरित 48 Ca आयनों की पसंद को भी निर्धारित किया। जैसा कि आप जानते हैं, प्रकृति में कैल्शियम प्रचुर मात्रा में होता है। इसमें 97% आइसोटोप 40 Ca होता है, जिसके नाभिक में 20 प्रोटॉन और 20 न्यूट्रॉन होते हैं। लेकिन इसमें 0.187% भारी आइसोटोप - 48 Ca (20 प्रोटॉन और 28 न्यूट्रॉन) होते हैं जिसमें 8 अतिरिक्त न्यूट्रॉन होते हैं। इसके उत्पादन की तकनीक बहुत श्रम-साध्य और महंगी है; समृद्ध 48 सीए के एक ग्राम की कीमत लगभग 200,000 डॉलर है। इसलिए, इस विदेशी सामग्री की न्यूनतम खपत के साथ आयन बीम की अधिकतम तीव्रता प्राप्त करने के लिए - एक समझौता समाधान खोजने के लिए हमें अपने त्वरक के डिजाइन और ऑपरेटिंग मोड को महत्वपूर्ण रूप से बदलना पड़ा।

चित्र 4
क्षय के प्रकारों (आकृति में अलग-अलग रंगों में दिखाया गया है) और विभिन्न संख्या में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के साथ अतिभारी तत्वों के समस्थानिकों के आधे जीवन के बारे में सैद्धांतिक भविष्यवाणियां। एक उदाहरण के रूप में, यह दिखाया गया है कि 293 द्रव्यमान वाले 116वें तत्व के आइसोटोप के लिए, जो नाभिक 248 सेंट और 48 सीए की संलयन प्रतिक्रिया में बनता है, तीन क्रमिक अल्फा क्षय अपेक्षित हैं, जो महान के सहज विखंडन के साथ समाप्त होते हैं -281 के द्रव्यमान के साथ 110वें तत्व का ग्रैंडसन नाभिक। जैसा कि चित्र 8 में देखा जा सकता है, एक श्रृंखला के रूप में बिल्कुल ऐसा ही क्षय परिदृश्य है α - α - α - एसएफ, प्रयोग में इस नाभिक के लिए मनाया गया। हल्के नाभिक का क्षय 271 द्रव्यमान वाले 110वें तत्व का आइसोटोप है जो नाभिक 208 Pb + 64 Ni की "ठंड संलयन" प्रतिक्रिया में प्राप्त होता है। इसका आधा जीवन आइसोटोप 281 110 की तुलना में 10 4 गुना कम है। .

आज हम रिकॉर्ड किरण तीव्रता - 8 पर पहुँच गए × 10 12 / एस, 48 सीए आइसोटोप की बहुत कम खपत के साथ - लगभग 0.5 मिलीग्राम / घंटा। लक्ष्य सामग्री के रूप में हम कृत्रिम तत्वों के दीर्घकालिक समृद्ध आइसोटोप का उपयोग करते हैं: पु, एएम, सेमी और सीएफ (जेड = 94-96 और 98) भी अधिकतम न्यूट्रॉन सामग्री के साथ। इन्हें शक्तिशाली परमाणु रिएक्टरों (ओक रिज, अमेरिका और दिमित्रोवग्राद, रूस में) में उत्पादित किया जाता है और फिर ऑल-रूसी रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ एक्सपेरिमेंटल फिजिक्स (सरोव) में विशेष प्रतिष्ठानों, बड़े पैमाने पर विभाजकों में समृद्ध किया जाता है। इन समस्थानिकों के नाभिकों के साथ 48 Ca नाभिकों की संलयन प्रतिक्रियाओं को Z = 114 - 118 वाले तत्वों के संश्लेषण के लिए चुना गया था।

यहां मैं कुछ विषयांतर करना चाहूंगा।

हर प्रयोगशाला में, यहां तक ​​कि दुनिया के प्रमुख परमाणु केंद्रों में भी ऐसी अनूठी सामग्रियां और इतनी मात्रा में नहीं होती हैं जिनका उपयोग हम अपने काम में करते हैं। लेकिन इनके उत्पादन की प्रौद्योगिकियाँ हमारे देश में विकसित की गई हैं और इन्हें हमारे उद्योग द्वारा विकसित किया जा रहा है। रूस के परमाणु ऊर्जा मंत्री ने सुझाव दिया कि हम 5 वर्षों के लिए नए तत्वों के संश्लेषण पर काम का एक कार्यक्रम विकसित करें और इस शोध को करने के लिए एक विशेष अनुदान आवंटित किया। दूसरी ओर, संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान में काम करते हुए, हम दुनिया की अग्रणी प्रयोगशालाओं के साथ व्यापक रूप से सहयोग (और प्रतिस्पर्धा) करते हैं। अतिभारी तत्वों के संश्लेषण पर शोध में, हम कई वर्षों से लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (यूएसए) के साथ मिलकर काम कर रहे हैं। यह सहयोग न केवल हमारे प्रयासों को जोड़ता है, बल्कि ऐसी स्थितियाँ भी बनाता है जिसके तहत प्रयोगात्मक परिणामों को प्रयोग के सभी चरणों में दो समूहों द्वारा स्वतंत्र रूप से संसाधित और विश्लेषण किया जाता है।
5 वर्षों से अधिक के कार्य के दौरान, दीर्घकालिक विकिरण के दौरान, लगभग 2 की खुराक × 10 20 आयन (48 सीए के लगभग 16 मिलीग्राम, प्रकाश की गति ~ 1/10 तक त्वरित, लक्ष्य परतों से होकर गुजरे)। इन प्रयोगों में, 112÷118 तत्वों (117वें तत्व को छोड़कर) के समस्थानिकों का निर्माण देखा गया और नए अतिभारी न्यूक्लाइड के क्षय गुणों पर पहले परिणाम प्राप्त हुए। सभी परिणामों को प्रस्तुत करने में बहुत अधिक स्थान लगेगा और, पाठक को बोर न करने के लिए, हम स्वयं को 113 और 115 तत्वों के संश्लेषण पर केवल अंतिम प्रयोग का वर्णन करने तक ही सीमित रखेंगे - अन्य सभी प्रतिक्रियाओं का अध्ययन इसी तरह से किया गया था। लेकिन इस कार्य को शुरू करने से पहले, प्रयोग के सेटअप की संक्षेप में रूपरेखा तैयार करना और हमारे इंस्टॉलेशन के संचालन के बुनियादी सिद्धांतों को समझाना उचित होगा।

4. प्रयोग की स्थापना

चित्र 5
भारी तत्वों के संश्लेषण पर प्रयोगों में रिकॉइल नाभिक को अलग करने के लिए स्थापना का योजनाबद्ध दृश्य

मानसिक रूप से, डिटेक्टर की पूरी सतह को लगभग 500 कोशिकाओं (पिक्सेल) के रूप में दर्शाया जा सकता है जिसमें क्षय का पता लगाया जाता है। दो सिग्नलों के बेतरतीब ढंग से एक ही स्थान पर गिरने की प्रायिकता 1/500 है, तीन सिग्नलों के - 1/250000, आदि। इससे रेडियोधर्मी उत्पादों की एक बड़ी संख्या से अत्यधिक भारी नाभिक के आनुवंशिक रूप से संबंधित अनुक्रमिक क्षय की बहुत ही दुर्लभ घटनाओं को बड़ी विश्वसनीयता के साथ चुनना संभव हो जाता है, भले ही वे बेहद कम मात्रा में (~ 1 परमाणु / माह) बनते हों।

5. प्रायोगिक परिणाम

संस्थापन को "कार्रवाई में" दिखाने के लिए, हम एक उदाहरण के रूप में, नाभिक 243 Am(Z=95) + 48 Ca(Z=) के संलयन प्रतिक्रिया में गठित तत्व 115 के संश्लेषण पर प्रयोगों का अधिक विस्तार से वर्णन करेंगे। 20) → 291 115.
Z-विषम नाभिक का संश्लेषण आकर्षक है क्योंकि एक विषम प्रोटॉन या न्यूट्रॉन की उपस्थिति सहज विखंडन की संभावना को काफी कम कर देती है और क्रमिक अल्फा संक्रमणों की संख्या सम-विषम के क्षय की तुलना में अधिक (लंबी श्रृंखला) होगी। यहां तक ​​कि नाभिक भी. कूलम्ब बाधा पर काबू पाने के लिए, 48 Ca आयनों की ऊर्जा E > 236 MeV होनी चाहिए। दूसरी ओर, इस शर्त को पूरा करते हुए, यदि हम किरण ऊर्जा को E = 248 MeV तक सीमित करते हैं, तो यौगिक नाभिक 291 115 की तापीय ऊर्जा लगभग 39 MeV होगी; इसकी शीतलन 3 न्यूट्रॉन और गामा किरणों के उत्सर्जन के माध्यम से होगी। तब प्रतिक्रिया उत्पाद तत्व का आइसोटोप 115 होगा जिसमें न्यूट्रॉन की संख्या N=173 होगी। लक्ष्य परत से बाहर निकलने के बाद, एक नए तत्व का एक परमाणु इसे संचारित करने और डिटेक्टर में प्रवेश करने के लिए कॉन्फ़िगर किए गए विभाजक से गुजरेगा। चित्र 6 में दिखाए अनुसार आगे की घटनाएँ विकसित होती हैं। फ्रंटल डिटेक्टर में रिकॉइल कोर रुकने के 80 माइक्रोसेकंड बाद, डेटा अधिग्रहण प्रणाली को इसके आगमन के समय, ऊर्जा और निर्देशांक (स्ट्रिप नंबर और उसमें स्थिति) के बारे में संकेत प्राप्त होते हैं। ध्यान दें कि इस जानकारी में "TOF" (विभाजक से आई) विशेषता है। यदि 10 सेकंड के भीतर 9.8 MeV से अधिक की ऊर्जा वाला दूसरा सिग्नल डिटेक्टर सतह पर उसी स्थान से आता है, बिना "TOF" चिन्ह के (अर्थात प्रत्यारोपित परमाणु के क्षय से), तो किरण बंद हो जाती है और आगे की सभी बातें पृष्ठभूमि की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति की स्थितियों में क्षय दर्ज किया जाता है। जैसा कि चित्र 6 के शीर्ष ग्राफ में देखा जा सकता है, पहले दो संकेतों के पीछे - रिकॉइल न्यूक्लियस और पहले अल्फा कण से - लगभग 20 सेकंड के समय के लिए। बीम बंद होने के बाद, 4 अन्य सिग्नल आए, जिनकी स्थिति, ± 0.5 मिमी की सटीकता के साथ, पिछले सिग्नल से मेल खाती थी। अगले 2.5 घंटों तक डिटेक्टर शांत रहा। एक ही पट्टी और एक ही स्थिति में सहज विखंडन केवल अगले दिन, 28.7 घंटे बाद, 206 मेव की कुल ऊर्जा के साथ विखंडन टुकड़ों से दो संकेतों के रूप में दर्ज किया गया था।
ऐसी श्रृंखलाएँ तीन बार पंजीकृत की गईं। उन सभी की उपस्थिति एक जैसी है (रेडियोधर्मी परिवार में नाभिक की 6 पीढ़ियाँ) और परमाणु क्षय के घातीय नियम को ध्यान में रखते हुए, अल्फा कणों की ऊर्जा और उनकी उपस्थिति के समय दोनों में एक दूसरे के अनुरूप हैं। यदि देखा गया प्रभाव, जैसा कि अपेक्षित था, 288 के द्रव्यमान के साथ तत्व 115 के आइसोटोप के क्षय से संबंधित है, जो एक यौगिक नाभिक द्वारा 3 न्यूट्रॉन के वाष्पीकरण के बाद बनता है, तो 48 सीए आयन बीम की ऊर्जा में वृद्धि के साथ केवल 5 MeV, इसे 5-6 गुना कम करना चाहिए। वास्तव में, E = 253 MeV पर कोई प्रभाव नहीं पड़ा। लेकिन यहां क्षय की एक और छोटी श्रृंखला देखी गई, जिसमें चार अल्फा कण शामिल थे (हम मानते हैं कि उनमें से 5 भी थे, लेकिन आखिरी अल्फा कण खुली खिड़की से बाहर उड़ गया) जो केवल 0.4 सेकेंड तक चला। क्षय की नई श्रृंखला 1.5 घंटे के बाद स्वतःस्फूर्त विखंडन के साथ समाप्त हो गई। जाहिर है, यह एक अन्य नाभिक का क्षय है, संभवतः 287 द्रव्यमान वाले 115वें तत्व का पड़ोसी आइसोटोप, जो 4 न्यूट्रॉन के उत्सर्जन के साथ संलयन प्रतिक्रिया में बना है। विषम-विषम आइसोटोप Z=115, N=173 के क्रमिक क्षयों की श्रृंखला चित्र 6 के निचले ग्राफ में प्रस्तुत की गई है, जो विभिन्न संख्या में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के रूप में अतिभारी न्यूक्लाइड के परिकलित आधे जीवन को दर्शाता है। एक समोच्च मानचित्र. यह 111वें तत्व के दूसरे, हल्के विषम-विषम आइसोटोप के क्षय को भी दर्शाता है, जिसमें जर्मन प्रयोगशाला - जीएसआई (डार्मस्टेड) ​​और फिर जापानी - रिकेन ( टोक्यो).

चित्र 6
प्रतिक्रिया 48 Ca + 243 At में तत्व 115 के संश्लेषण पर प्रयोग।
शीर्ष आंकड़ा उस समय को दर्शाता है जब डिटेक्टर में रिकॉइल न्यूक्लियस (आर) के आरोपण के बाद सिग्नल दिखाई देते हैं। अल्फा कणों के पंजीकरण से प्राप्त संकेतों को लाल रंग में चिह्नित किया जाता है, सहज विखंडन से प्राप्त संकेतों को हरे रंग में चिह्नित किया जाता है। उदाहरण के तौर पर, तीन घटनाओं में से एक के लिए आर → क्षय श्रृंखला से सभी 7 संकेतों के स्थितीय निर्देशांक (मिमी में) दिए गए हैंα 1 → α 2 → α 3 → α 4 →α 5 → SF स्ट्रिप नंबर 4 में दर्ज किया गया है। निचला आंकड़ा Z=111, N=161 और Z=115, N=173 के साथ नाभिक की क्षय श्रृंखला को दर्शाता है। अलग-अलग अर्ध-जीवन (अंधेरे की अलग-अलग डिग्री) के साथ नाभिक के क्षेत्रों को रेखांकित करने वाली समोच्च रेखाएं सूक्ष्म सिद्धांत की भविष्यवाणियां हैं।

सबसे पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दोनों मामलों में परमाणु आधा जीवन सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के साथ अच्छे समझौते में है। इस तथ्य के बावजूद कि आइसोटोप 288 115 को न्यूट्रॉन शेल एन = 184 से 11 न्यूट्रॉन द्वारा हटा दिया जाता है, आइसोटोप 115 और 113 तत्वों का जीवनकाल अपेक्षाकृत लंबा होता है (क्रमशः टी 1/2 ~ 0.1 एस और 0.5 एस)।
पांच अल्फा क्षय के बाद, तत्व का आइसोटोप 105 - डब्नियम (डीबी) एन = 163 के साथ बनता है, जिसकी स्थिरता एक अन्य बंद शेल एन = 162 द्वारा निर्धारित की जाती है। इस शेल की शक्ति दो डीबी आइसोटोप के आधे जीवन में भारी अंतर से प्रदर्शित होती है जो एक दूसरे से केवल 8 न्यूट्रॉन से भिन्न होते हैं। आइए हम एक बार फिर ध्यान दें कि संरचना (परमाणु कोश) की अनुपस्थिति में, 105÷115 तत्वों के सभी समस्थानिकों को ~ 10 -19 सेकेंड के समय में सहज विखंडन से गुजरना होगा।

(रासायनिक प्रयोग)

ऊपर वर्णित उदाहरण में, लंबे समय तक जीवित रहने वाले आइसोटोप 268 डीबी के गुण, जो तत्व 115 की क्षय श्रृंखला को पूरा करते हैं, स्वतंत्र रुचि के हैं।
आवर्त नियम के अनुसार, तत्व 105 पंक्ति V में है। जैसा कि चित्र 7 में देखा जा सकता है, यह नाइओबियम (एनबी) और टैंटलम (टा) का एक रासायनिक समरूप है और सभी हल्के तत्वों - एक्टिनाइड्स (जेड = 90÷103) से रासायनिक गुणों में भिन्न है जो डी.आई. में एक अलग समूह का प्रतिनिधित्व करता है। मेज़। मेंडेलीव। इसके लंबे आधे जीवन के कारण, तत्व 105 के इस आइसोटोप को सभी प्रतिक्रिया उत्पादों से अलग किया जा सकता है रेडियोरासायनिक विधिइसके बाद इसके क्षय का मापन किया जाता है - सहज विखंडन। यह प्रयोग अंतिम नाभिक (जेड = 105) की परमाणु संख्या और तत्व 115 के क्रमिक अल्फा क्षय में उत्पादित सभी न्यूक्लाइड की एक स्वतंत्र पहचान प्रदान करता है।
किसी रासायनिक प्रयोग में रिकॉइल नाभिक विभाजक का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं होती है। प्रतिक्रिया उत्पादों को उनके परमाणु क्रमांक के अनुसार अलग करना उनके रासायनिक गुणों में अंतर के आधार पर विधियों द्वारा किया जाता है। इसलिए, यहां अधिक सरलीकृत तकनीक का उपयोग किया गया। लक्ष्य से बाहर उड़ने वाले प्रतिक्रिया उत्पादों को उनके आंदोलन के पथ के साथ 3-4 माइक्रोन की गहराई तक स्थित तांबे के कलेक्टर में ले जाया गया। विकिरण के 20-30 घंटों के बाद, संग्रह विघटित हो गया। ट्रांसएक्टिनोइड्स का एक अंश - तत्व Z > 104 - को समाधान से अलग किया गया था, और इस अंश से, फिर 5वीं श्रृंखला के तत्व - डीबी, उनके रासायनिक समरूप एनबी और टा के साथ। बाद वाले को रासायनिक पृथक्करण से पहले समाधान में "मार्कर" के रूप में जोड़ा गया था। डीबी युक्त घोल की एक बूंद को एक पतले सब्सट्रेट पर जमा किया गया, सुखाया गया, और फिर दो अर्धचालक डिटेक्टरों के बीच रखा गया, जिसने सहज विखंडन के दोनों टुकड़ों को रिकॉर्ड किया। बदले में, पूरी असेंबली को एक न्यूट्रॉन डिटेक्टर में रखा गया, जिसने डीबी नाभिक के विखंडन के दौरान टुकड़ों द्वारा उत्सर्जित न्यूट्रॉन की संख्या निर्धारित की।
जून 2004 में, 12 समान प्रयोग किए गए (एस.एन. दिमित्रीव और अन्य), जिसमें डीबी के सहज विभाजन की 15 घटनाएं दर्ज की गईं। सहज विखंडन टुकड़े डीबी में लगभग 235 MeV की गतिज ऊर्जा होती है, और प्रत्येक विखंडन घटना के लिए औसतन लगभग 4 न्यूट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। ऐसी विशेषताएं काफी भारी नाभिक के सहज विखंडन में अंतर्निहित होती हैं। आइए याद रखें कि 238 यू के लिए ये मान क्रमशः 170 मेव और 2 न्यूट्रॉन हैं।
रासायनिक प्रयोग भौतिक प्रयोग के परिणामों की पुष्टि करता है: लगातार पांच अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया 243 Am + 48 Ca में बने 115 वें तत्व के नाभिक: Z = 115 → 113 → 111 → 109 → 107 → 105 वास्तव में नेतृत्व करते हैं परमाणु संख्या 105 के साथ एक लंबे समय तक जीवित रहने वाले सहज विखंडनीय नाभिक का गठन। इन प्रयोगों में, तत्व 115 के अल्फा क्षय के एक बेटी उत्पाद के रूप में, परमाणु संख्या 113 के साथ एक और, पहले से अज्ञात तत्व को भी संश्लेषित किया गया था।

चित्र 7
115वें तत्व के रेडियोधर्मी गुणों का अध्ययन करने के लिए भौतिक और रासायनिक प्रयोग।
प्रतिक्रिया 48 Ca + 243 At में, एक भौतिक सेटअप का उपयोग करके यह दिखाया गया कि लगातार पाँच
आइसोटोप 288 115 के अल्फा क्षय से 105वें तत्व का लंबे समय तक जीवित रहने वाला आइसोटोप बनता है - 268 डीबी, जो
अनायास ही दो टुकड़ों में बंट जाता है। एक रासायनिक प्रयोग में, यह निर्धारित किया गया कि परमाणु क्रमांक 105 वाला एक नाभिक स्वतःस्फूर्त विखंडन से गुजरता है।

6. बड़ी तस्वीर और भविष्य

संभावनाओं

अब कार्य नए तत्वों की परमाणु और परमाणु संरचना का अधिक विस्तार से अध्ययन करना है, जो बहुत समस्याग्रस्त है, मुख्य रूप से वांछित प्रतिक्रिया उत्पादों की कम उपज के कारण। अतिभारी तत्वों के परमाणुओं की संख्या बढ़ाने के लिए 48 Ca आयन किरण की तीव्रता बढ़ाना और भौतिक तकनीकों की दक्षता बढ़ाना आवश्यक है। त्वरक प्रौद्योगिकी में सभी नवीनतम उपलब्धियों का उपयोग करते हुए, आने वाले वर्षों के लिए योजनाबद्ध भारी आयन त्वरक का आधुनिकीकरण, हमें आयन बीम की तीव्रता को लगभग 5 गुना बढ़ाने की अनुमति देगा। दूसरे भाग के समाधान के लिए प्रायोगिक सेटअप में आमूल-चूल परिवर्तन की आवश्यकता है; इसे अतिभारी तत्वों के गुणों के आधार पर एक नई प्रयोगात्मक तकनीक के निर्माण में पाया जा सकता है।

आंकड़ा 8
भारी और अतिभारी तत्वों के न्यूक्लाइड का मानचित्र।
विभिन्न संलयन प्रतिक्रियाओं (आकृति में दिखाया गया है) के अनुरूप अंडाकार के अंदर नाभिक के लिए, उत्सर्जित अल्फा कणों का आधा जीवन और ऊर्जा दी गई है (पीले वर्ग)। डेटा को परमाणु बंधन ऊर्जा में परमाणु शेल प्रभाव के योगदान के आधार पर अलग क्षेत्र के एक समोच्च मानचित्र पर प्रस्तुत किया गया है। परमाणु संरचना के अभाव में पूरा मैदान सफेद हो जाएगा। जैसे-जैसे वे गहरे होते जाते हैं, सीपियों का प्रभाव बढ़ता जाता है। दो पड़ोसी क्षेत्रों में केवल 1 MeV का अंतर है। हालाँकि, यह सहज विखंडन के सापेक्ष नाभिक की स्थिरता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने के लिए पर्याप्त है, जिसके परिणामस्वरूप प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की "जादुई" संख्या के पास स्थित न्यूक्लाइड मुख्य रूप से अल्फा क्षय का अनुभव करते हैं। दूसरी ओर, 110वें और 112वें तत्वों के समस्थानिकों में, न्यूट्रॉन की संख्या में 8 परमाणु इकाइयों की वृद्धि से नाभिक के अल्फा क्षय की अवधि में 10 5 गुना से अधिक की वृद्धि होती है।

वर्तमान स्थापना का संचालन सिद्धांत - रिकॉइल नाभिक का गतिज विभाजक (चित्र 5) विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाओं की गतिज विशेषताओं में अंतर पर आधारित है। लक्ष्य नाभिक और 48 Ca के संलयन की प्रतिक्रिया के उत्पाद जो हमें रुचिकर बनाते हैं, लगभग 40 MeV की गतिज ऊर्जा के साथ एक संकीर्ण कोणीय शंकु ± 3 0 में लक्ष्य से आगे की दिशा में उड़ते हैं। रिकॉइल नाभिक के प्रक्षेप पथ को सीमित करके, इन मापदंडों को ध्यान में रखते हुए, हम आयन बीम को लगभग पूरी तरह से ट्यून करते हैं, 10 4 ÷ 10 6 के कारक द्वारा प्रतिक्रिया उप-उत्पादों की पृष्ठभूमि को दबाते हैं, और नए तत्वों के परमाणुओं को डिटेक्टर तक पहुंचाते हैं। 1 माइक्रोसेकंड में लगभग 40% की दक्षता के साथ। दूसरे शब्दों में, प्रतिक्रिया उत्पादों का पृथक्करण "मक्खी पर" होता है।

चित्र 8 माशा स्थापना
शीर्ष चित्र विभाजक का आरेख और इसके संचालन के सिद्धांत को दर्शाता है। लक्ष्य परत से निकाले गए रिकॉइल नाभिक को कई माइक्रोमीटर की गहराई पर ग्रेफाइट कलेक्टर में रोक दिया जाता है। संग्राहक के उच्च तापमान के कारण, वे आयन स्रोत कक्ष में फैल जाते हैं, प्लाज्मा से बाहर निकल जाते हैं, विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित हो जाते हैं, और जब वे डिटेक्टर की ओर बढ़ते हैं तो चुंबकीय क्षेत्र द्वारा द्रव्यमान द्वारा उनका विश्लेषण किया जाता है। इस डिज़ाइन में, एक परमाणु का द्रव्यमान 1/3000 की सटीकता के साथ निर्धारित किया जा सकता है। नीचे दिया गया चित्र इंस्टॉलेशन का सामान्य दृश्य दिखाता है।

लेकिन स्थापना की उच्च चयनात्मकता प्राप्त करने के लिए, गतिज मापदंडों को संरक्षित करना और "स्मीयर" नहीं करना महत्वपूर्ण है - प्रस्थान कोण और पुनरावृत्ति नाभिक की ऊर्जा। इस वजह से, 0.3 माइक्रोमीटर से अधिक की मोटाई वाली लक्ष्य परतों का उपयोग करना आवश्यक है - किसी दिए गए द्रव्यमान के साथ एक अतिभारी नाभिक की प्रभावी उपज प्राप्त करने के लिए आवश्यक से लगभग तीन गुना कम या 5-6 गुना कम यदि हम द्रव्यमान में पड़ोसी किसी दिए गए तत्व के दो समस्थानिकों के संश्लेषण के बारे में बात कर रहे हैं। इसके अलावा, एक अतिभारी तत्व के समस्थानिकों की द्रव्यमान संख्या पर डेटा प्राप्त करने के लिए, प्रयोगों की एक लंबी और श्रम-गहन श्रृंखला को अंजाम देना आवश्यक है - 48 सीए आयन बीम की विभिन्न ऊर्जाओं पर माप को दोहराते हुए।
साथ ही, जैसा कि हमारे प्रयोगों से पता चलता है, अतिभारी तत्वों के संश्लेषित परमाणुओं का आधा जीवन होता है जो गतिज विभाजक की गति से काफी अधिक होता है। इसलिए, कई मामलों में, प्रतिक्रिया उत्पादों को इतने कम समय में अलग करने की आवश्यकता नहीं होती है। फिर आप इंस्टॉलेशन के ऑपरेटिंग सिद्धांत को बदल सकते हैं और प्रतिक्रिया उत्पादों को कई चरणों में अलग कर सकते हैं।
नई स्थापना का आरेख चित्र 9 में दिखाया गया है। 2000 0 C के तापमान तक गर्म किए गए कलेक्टर में रिकॉइल नाभिक के आरोपण के बाद, परमाणु आयन स्रोत के प्लाज्मा में फैल जाते हैं, प्लाज्मा में चार्ज q = 1 + में आयनित हो जाते हैं, एक विद्युत द्वारा स्रोत से बाहर खींच लिए जाते हैं क्षेत्र, एक विशेष प्रोफ़ाइल के चुंबकीय क्षेत्र में द्रव्यमान द्वारा अलग किए जाते हैं और अंत में, फोकल विमान में स्थित डिटेक्टरों द्वारा पंजीकृत (क्षय प्रकार के अनुसार) होते हैं। अनुमान के मुताबिक, पूरी प्रक्रिया में एक सेकंड के दसवें हिस्से से लेकर कई सेकंड तक का समय लग सकता है, जो तापमान की स्थिति और अलग-अलग परमाणुओं के भौतिक-रासायनिक गुणों पर निर्भर करता है। गति में गतिकी विभाजक से हीन, नई स्थापना MASHA (पूरे नाम का संक्षिप्त रूप) है अति भारी परमाणुओं का द्रव्यमान विश्लेषक) - परिचालन दक्षता को लगभग 10 गुना बढ़ा देगा और क्षय गुणों के साथ-साथ अतिभारी नाभिक के द्रव्यमान का प्रत्यक्ष माप प्रदान करेगा।
मॉस्को क्षेत्र के गवर्नर बी.वी. द्वारा आवंटित अनुदान के लिए धन्यवाद। ग्रोमोव ने इस इंस्टॉलेशन को बनाने के लिए, इसे कम समय में डिजाइन और निर्मित किया - 2 वर्षों में, परीक्षण पास कर लिया और ऑपरेशन के लिए तैयार है। त्वरक के पुनर्निर्माण के बाद, माशा की स्थापना के साथ। हम नए न्यूक्लाइड्स के गुणों में अपने शोध का महत्वपूर्ण रूप से विस्तार करेंगे और भारी तत्वों के क्षेत्र में और आगे जाने का प्रयास करेंगे।

(प्रकृति में अतिभारी तत्वों की खोज)

अतिभारी तत्वों की समस्या का दूसरा पक्ष लंबे समय तक जीवित रहने वाले न्यूक्लाइड के उत्पादन से संबंधित है। ऊपर वर्णित प्रयोगों में, हम केवल "द्वीप" के किनारे तक पहुंचे, एक तेज वृद्धि की खोज की, लेकिन अभी भी इसके शीर्ष से बहुत दूर हैं, जहां नाभिक हजारों और शायद लाखों वर्षों तक जीवित रह सकते हैं। हमारे पास संश्लेषित नाभिक में N=184 शेल के करीब पहुंचने के लिए पर्याप्त न्यूट्रॉन नहीं हैं। आज यह अप्राप्य है - ऐसी कोई प्रतिक्रिया नहीं है जो ऐसे न्यूट्रॉन-समृद्ध न्यूक्लाइड प्राप्त करना संभव बना सके। शायद दूर के भविष्य में, भौतिक विज्ञानी रेडियोधर्मी आयनों की तीव्र किरणों का उपयोग करने में सक्षम होंगे, जिसमें 48 सीए नाभिक की तुलना में न्यूट्रॉन की संख्या अधिक होगी। ऐसी परियोजनाओं पर अब व्यापक रूप से चर्चा की जा रही है, ऐसे त्वरक दिग्गजों को बनाने के लिए आवश्यक लागतों पर ध्यान दिए बिना।

हालाँकि, आप इस समस्या को एक अलग कोण से देखने का प्रयास कर सकते हैं।

यदि हम मान लें कि सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाले अतिभारी नाभिक का आधा जीवन 10 5 ÷ 10 6 वर्ष है (सिद्धांत की भविष्यवाणियों के साथ बहुत अधिक अंतर नहीं है, जो एक निश्चित सटीकता के साथ अपने अनुमान भी लगाता है), तो यह संभव है कि उन्हें ब्रह्मांडीय किरणों में पाया जा सकता है - ब्रह्मांड के अन्य, युवा ग्रहों पर गठन तत्वों के गवाह। यदि हम और भी मजबूत धारणा बनाते हैं कि "दीर्घकालिक" का आधा जीवन दसियों लाख वर्ष या उससे अधिक हो सकता है, तो वे पृथ्वी में मौजूद हो सकते हैं, तत्वों के निर्माण से बहुत कम मात्रा में जीवित रह सकते हैं। सौर मंडल आज तक।
संभावित उम्मीदवारों में, हम तत्व 108 (Hs) के समस्थानिकों को प्राथमिकता देते हैं, जिनके नाभिक में लगभग 180 न्यूट्रॉन होते हैं। अल्पकालिक आइसोटोप 269 एचएस (टी 1/2 ~ 9 एस) के साथ किए गए रासायनिक प्रयोगों से पता चला कि तत्व 108, जैसा कि अपेक्षित था, आवधिक कानून के अनुसार, 76वें तत्व - ऑस्मियम (ओएस) का एक रासायनिक समरूप है।

चित्र 10
तत्व 108 के क्षय के दौरान नाभिक के सहज विखंडन से न्यूट्रॉन के विस्फोट को रिकॉर्ड करने के लिए स्थापना। (मोदान, फ्रांस में भूमिगत प्रयोगशाला)

फिर धात्विक ऑस्मियम के एक नमूने में 108 तत्व ईका(ओएस) बहुत कम मात्रा में हो सकता है। ऑस्मियम में ईका(ओएस) की उपस्थिति उसके रेडियोधर्मी क्षय से निर्धारित की जा सकती है। शायद अतिभारी दीर्घ-यकृत सहज विखंडन का अनुभव करेगा, या सहज विखंडन एक हल्के और कम समय तक जीवित रहने वाली बेटी के पिछले अल्फा या बीटा क्षय (एक प्रकार का रेडियोधर्मी परिवर्तन जिसमें नाभिक के न्यूट्रॉन में से एक प्रोटॉन में बदल जाता है) के बाद होगा। या पोते का नाभिक। इसलिए, पहले चरण में, ऑस्मियम नमूने के सहज विखंडन की दुर्लभ घटनाओं को दर्ज करने के लिए एक प्रयोग करना संभव है। ऐसा एक प्रयोग तैयार किया जा रहा है. माप इस साल के अंत में शुरू होगा और 1-1.5 साल तक जारी रहेगा। अतिभारी नाभिक के क्षय का पता स्वतःस्फूर्त विखंडन के साथ होने वाले न्यूट्रॉन विस्फोट से लगाया जाएगा। स्थापना को कॉस्मिक किरणों द्वारा उत्पन्न न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि से बचाने के लिए, फ्रांस को इटली से जोड़ने वाली सुरंग के बीच में आल्प्स के नीचे स्थित एक भूमिगत प्रयोगशाला में पानी की 4000 मीटर की गहराई के बराबर गहराई पर माप किया जाएगा। समकक्ष।
यदि माप के एक वर्ष के दौरान एक अतिभारी नाभिक के सहज विखंडन की कम से कम एक घटना देखी जाती है, तो यह लगभग 5 के ओएस नमूने में तत्व 108 की एकाग्रता के अनुरूप होगा। × 10 -15 ग्राम/ग्राम, यह मानते हुए कि इसका आधा जीवन 10 9 वर्ष है। इतना छोटा मान पृथ्वी की पपड़ी में यूरेनियम की सांद्रता का केवल 10 -16 भाग है।
प्रयोग की अति-उच्च संवेदनशीलता के बावजूद, अवशेष, अतिभारी न्यूक्लाइड का पता लगाने की संभावना कम है। लेकिन किसी भी वैज्ञानिक खोज में हमेशा एक छोटा सा मौका होता है... प्रभाव की अनुपस्थिति टी 1/2 के स्तर पर एक शताब्दी के आधे जीवन पर ऊपरी सीमा देगी ≤ 3× 10 7 साल. इतना प्रभावशाली नहीं है, लेकिन अतिभारी तत्वों की स्थिरता के नए क्षेत्र में नाभिक के गुणों को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।

\"स्थिर तत्वों\" के लिए खोज परिणाम। अतिभारी तत्वों के बारे में स्थिरता द्वीप पर अतिभारी तत्व नाभिक की स्थिरता के सैद्धांतिक और प्रायोगिक अध्ययन ने सोवियत भौतिकविदों को पहले इस्तेमाल किए गए को संशोधित करने का एक कारण दिया भारी ट्रांसयूरेनियम के उत्पादन की विधियाँ. डुबना में उन्होंने नए रास्ते और लक्ष्य अपनाने का फैसला किया नेतृत्व करनाऔर विस्मुट. संपूर्ण परमाणु की तरह, नाभिक में भी है खोल संरचना. विशेष रूप से स्थिर परमाणु नाभिक होते हैं जिनमें 2-8-20-28-50-82-114-126-164 प्रोटॉन (अर्थात, समान परमाणु संख्या वाले परमाणु नाभिक) और 2-8-20-28-50-82-126 होते हैं। - 184-196-228-272-318 न्यूट्रॉन, उनके कोश की संपूर्ण संरचना के कारण। हाल ही में कंप्यूटर गणना द्वारा इन विचारों की पुष्टि करना संभव हो सका। अंतरिक्ष में कुछ तत्वों की व्यापकता का अध्ययन करते समय, सबसे पहले, इस असामान्य स्थिरता ने मेरी नज़र पकड़ी। आइसोटोप, इन परमाणु संख्याओं को रखने को जादू कहा जाता है। बिस्मथ आइसोटोप 209Bi, जिसमें 126 न्यूट्रॉन हैं, एक ऐसा जादुई न्यूक्लाइड है। इसमें आइसोटोप भी शामिल हैं ऑक्सीजन, कैल्शियम, टिन. दो बार जादू हैं: हीलियम के लिए - आइसोटोप 4 He (2 प्रोटॉन, 2 न्यूट्रॉन), कैल्शियम के लिए - 48 Ca (20 प्रोटॉन, 28 न्यूट्रॉन), लेड के लिए - 208 Pb (82 प्रोटॉन, 126 न्यूट्रॉन)। वे एक बहुत ही विशेष मूल शक्ति द्वारा प्रतिष्ठित हैं। एक नए प्रकार के आयन स्रोतों और अधिक शक्तिशाली भारी आयन त्वरक का उपयोग करते हुए - यू-200 और यू-300 इकाइयों को डुबना में जोड़ा गया, जी.एन. फ्लेरोव और यू.टी. ओगनेस्यान के समूह ने जल्द ही ऐसा करना शुरू कर दिया। भारी आयनों का प्रवाहअसाधारण ऊर्जा के साथ. परमाणु संलयन प्राप्त करने के लिए, सोवियत भौतिकविदों ने सीसा और बिस्मथ से बने लक्ष्यों पर 280 MeV की ऊर्जा के साथ क्रोमियम आयनों को फायर किया। क्या हो सकता था? 1974 की शुरुआत में, डुबना में परमाणु वैज्ञानिकों ने इस तरह की बमबारी के 50 मामले दर्ज किए, जो संकेत देते हैं तत्व 106 का निर्माण, जो, हालांकि, 10 -2 सेकंड के बाद क्षय हो जाता है। इन 50 परमाणु नाभिकों का निर्माण योजना के अनुसार किया गया था: 208 पीबी + 51 करोड़ = 259 एक्स थोड़ी देर बाद, लॉरेंस बर्कले प्रयोगशाला के घियोरसो और सीबॉर्ग ने बताया कि उन्होंने एक नए आइसोटोप को संश्लेषित किया था 106 -वें, सुपर-हिलैक उपकरण में ऑक्सीजन आयनों के साथ कैलिफ़ोर्निया-249 पर बमबारी करके द्रव्यमान संख्या 263 वाला तत्व। नये तत्व का क्या नाम होगा?पिछले मतभेदों को किनारे रखते हुए, बर्कले और डुबना में दोनों समूह, एक वैज्ञानिक प्रतियोगिता में प्रतिस्पर्धा करते हुए, इस बार आम सहमति पर आए। ओगनेसियन ने कहा, नामों के बारे में बात करना जल्दबाजी होगी। और घियोर्सो ने कहा कि स्थिति स्पष्ट होने तक 106वें तत्व के नाम के बारे में किसी भी प्रस्ताव से परहेज करने का निर्णय लिया गया है। 1976 के अंत तक, डुबना परमाणु प्रतिक्रिया प्रयोगशाला ने तत्व 107 के संश्लेषण पर प्रयोगों की एक श्रृंखला पूरी कर ली; डबना "कीमियागरों" के लिए एक प्रारंभिक पदार्थ के रूप में कार्य किया मैजिकल"बिस्मथ-209। जब 290 MeV की ऊर्जा के साथ क्रोमियम आयनों पर बमबारी की गई, तो यह एक आइसोटोप में बदल गया 107 -वां तत्व: 209 Bi + 54 Cr = 261 X + 2 एन तत्व 107 0.002 सेकेंड के आधे जीवन के साथ स्वचालित रूप से क्षय हो जाता है और अल्फा कणों का भी उत्सर्जन करता है। 106वें और 107वें तत्वों के लिए पाए गए 0.01 और 0.002 सेकेंड के आधे जीवन ने हमें सावधान कर दिया। आख़िरकार, वे कंप्यूटर गणनाओं की भविष्यवाणी से कई गुना बड़े निकले। शायद 107वां तत्व पहले से ही प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की बाद की जादुई संख्या - 114, बढ़ती स्थिरता से काफी प्रभावित था? यदि ऐसा है, तो तत्व 107 के लंबे समय तक जीवित रहने वाले आइसोटोप प्राप्त करने की आशा थी, उदाहरण के लिए, गोलाबारी द्वारा बर्कलेनियॉन आयन. गणना से पता चला कि इस प्रतिक्रिया से बने न्यूट्रॉन-समृद्ध आइसोटोप का आधा जीवन 1 एस से अधिक होगा। इससे तत्व 107 के रासायनिक गुणों का अध्ययन करना संभव हो जाएगा - एकेरेनिया. पहले ट्रांसयूरेनियम, तत्व 93, नेपच्यूनियम-237 का सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला आइसोटोप, का आधा जीवन 2,100,000 वर्ष है; तत्व 100 का सबसे स्थिर आइसोटोप, फ़र्मियम-257, केवल 97 दिनों तक रहता है। तत्व 104 से प्रारंभ आधा जीवनएक सेकंड के अंश मात्र हैं। इसलिए, इन तत्वों की खोज की बिल्कुल भी उम्मीद नहीं दिख रही थी। आगे के शोध की आवश्यकता क्यों है? ट्रांसयूरेनियम के अग्रणी अमेरिकी विशेषज्ञ अल्बर्ट घियोर्सो ने एक बार इस संबंध में बात की थी: " आगे के तत्वों की खोज जारी रखने का कारण केवल मानवीय जिज्ञासा को संतुष्ट करना है - सड़क के अगले कोने के आसपास क्या हो रहा है?"हालांकि, यह, निश्चित रूप से, सिर्फ वैज्ञानिक जिज्ञासा नहीं है। घियोर्सो ने फिर भी यह स्पष्ट कर दिया कि इस तरह के मौलिक शोध को जारी रखना कितना महत्वपूर्ण है। 60 के दशक में, जादुई परमाणु संख्या का सिद्धांत तेजी से महत्वपूर्ण हो गया। "अस्थिरता के समुद्र" में वैज्ञानिकों ने जीवनरक्षक खोजने की पुरजोर कोशिश की" सापेक्ष स्थिरता का द्वीप", जिस पर एक परमाणु खोजकर्ता का पैर मजबूती से टिक सकता है। हालाँकि इस द्वीप की अभी तक खोज नहीं हुई है, लेकिन इसके "निर्देशांक" ज्ञात हैं: तत्व 114, एकास लीड, एक बड़े स्थिरता क्षेत्र का केंद्र माना जाता है। तत्व 114 का आइसोटोप 298 लंबे समय से वैज्ञानिक बहस का एक विशेष विषय रहा है क्योंकि, 114 प्रोटॉन और 184 न्यूट्रॉन के साथ, यह उन दोहरे जादुई परमाणु नाभिकों में से एक है जो लंबे समय तक चलने की भविष्यवाणी की गई है। हालाँकि, दीर्घकालिक अस्तित्व का क्या मतलब है? प्रारंभिक गणना से पता चलता है: अल्फा कणों की रिहाई के साथ आधा जीवन 1 से 1000 वर्ष तक होता है, और सहज विखंडन के संबंध में - 10 8 से 10 16 वर्ष तक। इस तरह के उतार-चढ़ाव, जैसा कि भौतिक विज्ञानी बताते हैं, "कंप्यूटर रसायन विज्ञान" के सन्निकटन द्वारा समझाया गया है। स्थिरता के अगले द्वीप - तत्व 164 के लिए बहुत उत्साहजनक अर्ध-जीवन की भविष्यवाणी की गई है, dvislead. द्रव्यमान संख्या 482 के साथ तत्व 164 का आइसोटोप भी दोगुना जादुई है: इसका नाभिक 164 प्रोटॉन और 318 न्यूट्रॉन से बना है। विज्ञान रोचक एवं सरल है जादुई अतिभारी तत्व, जैसे तत्व 110 का आइसोटोप-294 या तत्व 126 का आइसोटोप-310, जिसमें 184 न्यूट्रॉन होते हैं। यह आश्चर्यजनक है कि शोधकर्ता इन काल्पनिक तत्वों को कितनी गंभीरता से जोड़ते हैं, जैसे कि वे पहले से ही मौजूद हैं। कंप्यूटर से अधिक से अधिक नया डेटा निकाला जा रहा है और यह अब निश्चित रूप से ज्ञात है कि क्या गुण - परमाणु, क्रिस्टलोग्राफिक और रासायनिक - इन अतिभारी तत्वों में होना चाहिए. विशिष्ट साहित्य उन तत्वों के लिए सटीक डेटा एकत्र कर रहा है जिन्हें लोग शायद 50 वर्षों में खोज पाएंगे। परमाणु वैज्ञानिक वर्तमान में खोजों की प्रतीक्षा में अस्थिरता के समुद्र में घूम रहे हैं। उनके पीछे ठोस ज़मीन थी: प्राकृतिक रेडियोधर्मी तत्वों वाला एक प्रायद्वीप, जो थोरियम और यूरेनियम की पहाड़ियों से चिह्नित था, और अन्य सभी तत्वों और चोटियों के साथ एक दूरगामी ठोस ज़मीन थी सीसा, टिनऔर कैल्शियम. बहादुर नाविक लंबे समय से खुले समुद्र में रहे हैं। एक अप्रत्याशित स्थान पर, उन्हें एक रेत का ढेर मिला: खुले तत्व 106 और 107 अपेक्षा से अधिक स्थिर थे। हाल के वर्षों में, हम लंबे समय से अस्थिरता के समुद्र में नौकायन कर रहे हैं, जी.एन. फ्लेरोव का तर्क है, और अचानक, आखिरी क्षण में, हमें अपने पैरों के नीचे जमीन महसूस हुई। यादृच्छिक पानी के नीचे की चट्टान? या स्थिरता के लंबे समय से प्रतीक्षित द्वीप का रेत का किनारा? यदि दूसरा सही है, तो हमारे पास सृजन का वास्तविक अवसर है स्थिर अतिभारी तत्वों की एक नई आवधिक प्रणालीअद्भुत गुणों के साथ. क्रम संख्या 114, 126, 164 के पास स्थिर तत्वों के बारे में परिकल्पना ज्ञात होने के बाद, दुनिया भर के शोधकर्ताओं ने इन पर ध्यान दिया। बहुत भारी"परमाणु। उनमें से कुछ, संभवतः लंबे आधे जीवन के साथ, पृथ्वी पर या अंतरिक्ष में पाए जाने की उम्मीद थी, कम से कम निशान के रूप में। आखिरकार, जब हमारे सौर मंडल का उदय हुआ, तो ये तत्व अन्य सभी की तरह ही अस्तित्व में थे . अतिभारी तत्वों के निशान- इससे क्या समझा जाए? बड़े पैमाने पर और ऊर्जा के साथ दो परमाणु टुकड़ों में स्वचालित रूप से विखंडन करने की उनकी क्षमता के परिणामस्वरूप, इन ट्रांसयूरन्स को आसपास के पदार्थ में विनाश के अलग-अलग निशान छोड़ने होंगे। इसी तरह के निशान खनिजों में खोदे जाने के बाद माइक्रोस्कोप के नीचे देखे जा सकते हैं। निशानों को नष्ट करने की इस पद्धति का उपयोग करके, अब लंबे समय से मृत तत्वों के अस्तित्व का पता लगाना संभव है। छोड़े गए निशानों की चौड़ाई से, तत्व की क्रमिक संख्या का भी अनुमान लगाया जा सकता है - ट्रैक की चौड़ाई परमाणु चार्ज के वर्ग के समानुपाती होती है। वे इस तथ्य के आधार पर "जीवित" अतिभारी तत्वों की पहचान करने की भी उम्मीद करते हैं कि वे बार-बार न्यूट्रॉन उत्सर्जित करते हैं। स्वतःस्फूर्त विखंडन प्रक्रिया के दौरान, ये तत्व 10 न्यूट्रॉन तक उत्सर्जित करते हैं। समुद्र की गहराई से मैंगनीज नोड्यूल्स में, साथ ही ध्रुवीय समुद्रों में ग्लेशियरों के पिघलने के बाद पानी में अतिभारी तत्वों के निशान खोजे गए। फिर भी कोई परिणाम नहीं. जी.एन. फ्लेरोव और उनके सहयोगियों ने 14वीं सदी के एक प्राचीन शोकेस के सीसे के शीशे, 19वीं सदी के एक लेडेन जार और 18वीं सदी के एक सीसे के क्रिस्टल फूलदान की जांच की। सबसे पहले, सहज विखंडन के कई निशान संकेत दिए गए एकास लीड- 114वाँ तत्व। हालाँकि, जब डुबना वैज्ञानिकों ने सोवियत संघ की सबसे गहरी नमक खदान में अत्यधिक संवेदनशील न्यूट्रॉन डिटेक्टर के साथ अपना माप दोहराया, तो उन्हें सकारात्मक परिणाम नहीं मिला। ब्रह्मांडीय विकिरण, जो स्पष्ट रूप से देखे गए प्रभाव का कारण बना, इतनी गहराई तक प्रवेश नहीं कर सका। 1977 में, प्रोफेसर फ्लेरोव ने सुझाव दिया कि उन्होंने अंततः "खोज" कर ली है नये ट्रांसयूरेनियम के संकेत"कैस्पियन सागर में चेलेकेन प्रायद्वीप के गहरे थर्मल पानी का अध्ययन करते समय। हालाँकि, स्पष्ट असाइनमेंट के लिए रिपोर्ट किए गए मामलों की संख्या बहुत कम थी। एक साल बाद, फ्लेरोव के समूह ने प्रति माह 150 सहज विभाजन दर्ज किए। ये डेटा थर्मल पानी से अज्ञात ट्रांसयूरेनियम से भरे आयन एक्सचेंजर के साथ काम करते समय प्राप्त किए गए थे। फ्लेरोव ने अनुमान लगाया कि मौजूद तत्व का आधा जीवन, जिसे वह अभी तक अलग नहीं कर पाया था, अरबों वर्ष होगा। अन्य शोधकर्ताओं ने अलग-अलग रास्ते अपनाए। ब्रिस्टल विश्वविद्यालय के प्रोफेसर फाउलर और उनके सहयोगियों ने उच्च ऊंचाई पर गुब्बारों के साथ प्रयोग किए। नाभिक की छोटी मात्रा के डिटेक्टरों का उपयोग करके, 92 से अधिक परमाणु आवेश वाले कई क्षेत्रों की पहचान की गई। अंग्रेजी शोधकर्ताओं का मानना ​​​​है कि इनमें से एक निशान तत्व 102...108 की ओर भी इशारा करता है। बाद में उन्होंने एक संशोधन किया: अज्ञात तत्व का क्रमांक 96 है ( क्यूरियम). ये अतिभारी कण ग्लोब के समताप मंडल में कैसे आते हैं? अब तक कई सिद्धांत सामने रखे जा चुके हैं। उनके अनुसार, भारी परमाणुओं को सुपरनोवा विस्फोटों या अन्य खगोलभौतिकी प्रक्रियाओं के दौरान प्रकट होना चाहिए और ब्रह्मांडीय विकिरण या धूल के रूप में पृथ्वी तक पहुंचना चाहिए - लेकिन केवल 1000 - 1,000,000 वर्षों के बाद। ये ब्रह्मांडीय निक्षेप वर्तमान में वायुमंडल और गहरे समुद्री तलछट दोनों में खोजे जा रहे हैं। तो, ब्रह्मांडीय विकिरण में अतिभारी तत्व पाए जा सकते हैं? सच है, 1975 में स्काईलैब प्रयोग करने वाले अमेरिकी वैज्ञानिकों के अनुसार, इस परिकल्पना की पुष्टि नहीं हुई थी। पृथ्वी की परिक्रमा करने वाली एक अंतरिक्ष प्रयोगशाला में, ऐसे डिटेक्टर स्थापित किए गए थे जो अंतरिक्ष से भारी कणों को अवशोषित करते हैं; ही खोजे गए थे ज्ञात तत्वों के ट्रैक. 1969 में पहली चंद्र लैंडिंग के बाद पृथ्वी पर लाई गई चंद्र धूल की अतिभारी तत्वों की उपस्थिति के लिए कम सावधानी से जांच नहीं की गई थी। जब 0.025 मिमी तक के "दीर्घकालिक" कणों के निशान पाए गए, तो कुछ शोधकर्ताओं का मानना ​​​​था कि उन्हें तत्व 110 - 119 के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। विभिन्न उल्कापिंड नमूनों में निहित उत्कृष्ट गैस क्सीनन की विषम समस्थानिक संरचना के अध्ययन से इसी तरह के परिणाम प्राप्त हुए थे। भौतिकविदों ने राय व्यक्त की है कि इस प्रभाव को केवल अतिभारी तत्वों के अस्तित्व से ही समझाया जा सकता है। डुबना में सोवियत वैज्ञानिक, जिन्होंने 1969 की शरद ऋतु में मेक्सिको में गिरे 20 किलोग्राम एलेन्डे उल्कापिंड का विश्लेषण किया था, तीन महीने के अवलोकन के परिणामस्वरूप कई सहज विखंडन का पता लगाने में सक्षम थे। हालाँकि, यह स्थापित होने के बाद कि "प्राकृतिक" प्लूटोनियम-244, जो कभी हमारे सौर मंडल का अभिन्न अंग था, बिल्कुल समान निशान छोड़ता है, व्याख्या अधिक सावधानी से की जाने लगी। डेढ़ सदी पहले, जब दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव ने आवधिक कानून की खोज की, तो केवल 63 तत्व ज्ञात थे। एक तालिका में व्यवस्थित, उन्हें आसानी से अवधियों में रखा गया था, जिनमें से प्रत्येक सक्रिय क्षार धातुओं के साथ खुलता है और निष्क्रिय उत्कृष्ट गैसों के साथ समाप्त होता है (जैसा कि बाद में पता चला)। तब से, आवर्त सारणी का आकार लगभग दोगुना हो गया है, और प्रत्येक विस्तार के साथ आवर्त नियम की बार-बार पुष्टि की गई है। रुबिडियम भी पोटेशियम और सोडियम की याद दिलाता है, जैसे क्सीनन क्रिप्टन और आर्गन का है; कार्बन के नीचे सिलिकॉन है, जो इसके समान है... आज यह ज्ञात है कि ये गुण परमाणु नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या से निर्धारित होते हैं . वे परमाणु के "ऊर्जा गोले" को एक के बाद एक भरते हैं, जैसे थिएटर में दर्शक क्रम से अपनी सीटों पर कब्जा कर लेते हैं: जो अंतिम होगा वह पूरे तत्व के रासायनिक गुणों का निर्धारण करेगा। पूरी तरह से भरे हुए अंतिम कोश वाला एक परमाणु (जैसे कि उसके दो इलेक्ट्रॉनों के साथ हीलियम) निष्क्रिय होगा; जिस तत्व पर एक "अतिरिक्त" इलेक्ट्रॉन (जैसे सोडियम) होगा वह सक्रिय रूप से रासायनिक बंधन बनाएगा। कक्षाओं में नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या एक परमाणु के नाभिक में सकारात्मक प्रोटॉन की संख्या से संबंधित होती है, और यह प्रोटॉन की संख्या है जो विभिन्न तत्वों को अलग करती है। लेकिन एक ही तत्व के नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या अलग-अलग हो सकती है; उन पर कोई आवेश नहीं होता है, और वे रासायनिक गुणों को प्रभावित नहीं करते हैं। लेकिन न्यूट्रॉन की संख्या के आधार पर, हाइड्रोजन हीलियम से भारी हो सकता है, और लिथियम का द्रव्यमान "शास्त्रीय" छह परमाणु इकाइयों के बजाय सात तक पहुंच सकता है। और यदि आज ज्ञात तत्वों की सूची 120 के करीब पहुंच रही है, तो नाभिकों (न्यूक्लाइड्स) की संख्या 3000 से अधिक हो गई है। उनमें से अधिकांश अस्थिर हैं और कुछ समय के क्षय के बाद रेडियोधर्मी क्षय के दौरान "अतिरिक्त" कण छोड़ते हैं। और भी अधिक न्यूक्लाइड सिद्धांत रूप में अस्तित्व में रहने में असमर्थ हैं, तुरंत टुकड़ों में बिखर जाते हैं। इस प्रकार, स्थिर नाभिकों का एक महाद्वीप न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के अस्थिर संयोजनों के एक पूरे समुद्र से घिरा हुआ है। अस्थिरता का सागर नाभिक का भाग्य उसमें न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या पर निर्भर करता है। नाभिक की संरचना के शेल सिद्धांत के अनुसार, जिसे 1950 के दशक में सामने रखा गया था, इसमें कण अपने ऊर्जा स्तरों के बीच उसी तरह वितरित होते हैं जैसे इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर घूमते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुछ संख्याएं पूरी तरह से भरे प्रोटॉन या न्यूट्रॉन कोशों के साथ विशेष रूप से स्थिर विन्यास देती हैं - 2, 8, 20, 28, 50, 82, और न्यूट्रॉन के लिए 126 कण भी होते हैं। इन संख्याओं को "जादुई" संख्याएं कहा जाता है, और सबसे स्थिर नाभिक में कणों की "दोगुनी जादुई" संख्या होती है - उदाहरण के लिए, सीसा के 82 प्रोटॉन और 126 न्यूट्रॉन, या हीलियम के एक सामान्य परमाणु में दो-दो, दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में ब्रह्मांड में तत्व. पृथ्वी पर पाए जाने वाले तत्वों का क्रमिक "रासायनिक महाद्वीप" सीसे के साथ समाप्त होता है। इसके बाद नाभिकों की एक श्रृंखला आती है जो हमारे ग्रह की आयु से बहुत कम मौजूद हैं। इसकी गहराई में उन्हें केवल थोड़ी मात्रा में, जैसे यूरेनियम और थोरियम, या प्लूटोनियम जैसी थोड़ी मात्रा में ही संरक्षित किया जा सकता है। इसे चट्टान से निकालना असंभव है, और प्लूटोनियम कृत्रिम रूप से, रिएक्टरों में, न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम लक्ष्य पर बमबारी करके उत्पादित किया जाता है। सामान्य तौर पर, आधुनिक भौतिक विज्ञानी परमाणु नाभिक को निर्माण भागों के रूप में मानते हैं, जिससे उन्हें व्यक्तिगत न्यूट्रॉन, प्रोटॉन या संपूर्ण नाभिक संलग्न करने के लिए मजबूर होना पड़ता है। इससे "अस्थिरता के सागर" की जलडमरूमध्य को पार करके तेजी से भारी न्यूक्लाइड प्राप्त करना संभव हो जाता है। यात्रा का उद्देश्य नाभिक की संरचना के उसी शैल सिद्धांत द्वारा सुझाया गया है। यह उपयुक्त (और बहुत बड़ी) संख्या में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन वाले अतिभारी तत्वों का क्षेत्र है, जो प्रसिद्ध "स्थिरता का द्वीप" है। गणना कहती है कि कुछ स्थानीय "निवासी" अब माइक्रोसेकंड के अंशों के लिए नहीं, बल्कि परिमाण के कई आदेशों तक मौजूद रह सकते हैं। "एक निश्चित अनुमान के अनुसार, उन्हें पानी की बूंदों के रूप में माना जा सकता है," आरएएस शिक्षाविद् यूरी ओगनेस्यान ने हमें समझाया। — सीसे तक नाभिक गोलाकार एवं स्थिर होते हैं। उनके बाद मध्यम स्थिर नाभिकों का एक प्रायद्वीप है - जैसे थोरियम या यूरेनियम - जो अत्यधिक विकृत नाभिकों के एक शोल द्वारा फैला हुआ है और एक अस्थिर समुद्र में टूट जाता है... लेकिन इससे भी आगे, जलडमरूमध्य से परे, एक नया क्षेत्र हो सकता है 114, 116 और आगे की संख्या वाले गोलाकार नाभिक, अतिभारी और स्थिर तत्व।" "स्थिरता के द्वीप" पर कुछ तत्वों का जीवनकाल वर्षों, या लाखों वर्षों तक भी रह सकता है। स्थिरता का द्वीप विकृत नाभिक वाले ट्रांसयूरेनिक तत्वों को न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम, थोरियम या प्लूटोनियम से बने लक्ष्यों पर बमबारी करके बनाया जा सकता है। एक त्वरक में त्वरित किए गए हल्के आयनों के साथ उन पर बमबारी करके, आप क्रमिक रूप से कई भारी तत्व भी प्राप्त कर सकते हैं - लेकिन कुछ बिंदु पर सीमा आ जाएगी। "अगर हम अलग-अलग प्रतिक्रियाओं - न्यूट्रॉन के जुड़ने, आयनों के जुड़ने - को अलग-अलग "जहाजों" के रूप में मानते हैं, तो वे सभी हमें "स्थिरता के द्वीप" तक जाने में मदद नहीं करेंगे, यूरी ओगनेसियन जारी रखते हैं। — इसके लिए एक बड़े "पोत" और एक अलग डिज़ाइन की आवश्यकता होगी। लक्ष्य यूरेनियम से भारी कृत्रिम तत्वों के न्यूट्रॉन-समृद्ध भारी नाभिक होंगे, और उन पर कैल्शियम-48 जैसे कई न्यूट्रॉन युक्त बड़े, भारी आइसोटोप की बमबारी करनी होगी।" ऐसे "जहाज" पर केवल वैज्ञानिकों की एक बड़ी अंतरराष्ट्रीय टीम ही काम कर सकती थी। इलेक्ट्रोखिमप्रीबोर संयंत्र के इंजीनियरों और भौतिकविदों ने प्राकृतिक कैल्शियम से अत्यंत दुर्लभ 48वां आइसोटोप अलग किया, जो यहां 0.2% से कम मात्रा में मौजूद है। यूरेनियम, प्लूटोनियम, अमेरिकियम, क्यूरियम, कैलिफ़ोर्निया से लक्ष्य दिमित्रोग्राड रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ एटॉमिक रिएक्टर्स, लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी और यूएसए में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में तैयार किए गए थे। खैर, नए तत्वों के संश्लेषण पर प्रमुख प्रयोग परमाणु प्रतिक्रियाओं के फ्लेरोव प्रयोगशाला में संयुक्त परमाणु भौतिकी संस्थान (जेआईएनआर) में शिक्षाविद ओगनेसियन द्वारा किए गए थे। वैज्ञानिक बताते हैं, "डुबना में हमारा एक्सेलेरेटर साल में 6-7 हजार घंटे काम करता है, जिससे कैल्शियम-48 आयन प्रकाश की गति से लगभग 0.1 तक तेज हो जाते हैं।" “यह ऊर्जा आवश्यक है ताकि उनमें से कुछ, लक्ष्य से टकराते हुए, कूलम्ब प्रतिकर्षण की ताकतों पर काबू पा सकें और उसके परमाणुओं के नाभिक के साथ विलय कर सकें। उदाहरण के लिए, तत्व 92, यूरेनियम, एक नए तत्व संख्या 112, प्लूटोनियम 114, और कैलिफ़ोर्नियम 118 के नाभिक का उत्पादन करेगा। "नए अतिभारी तत्वों की खोज हमें विज्ञान के सबसे महत्वपूर्ण प्रश्नों में से एक का उत्तर देने की अनुमति देती है: हमारी भौतिक दुनिया की सीमा कहाँ है?" “ऐसे नाभिक पहले से ही काफी स्थिर होने चाहिए और तुरंत क्षय नहीं होंगे, लेकिन धीरे-धीरे अल्फा कणों और हीलियम नाभिक का उत्सर्जन करेंगे। और हम उन्हें पंजीकृत करने में बहुत अच्छे हैं,'' ओगनेस्यान आगे कहते हैं। अतिभारी नाभिक एक अल्फा कण को ​​बाहर निकाल देगा, जो दो परमाणु संख्या हल्के तत्व में बदल जाएगा। बदले में, बेटी नाभिक एक अल्फा कण खो देगा और एक "पोते" में बदल जाएगा - चार और हल्के, और इसी तरह, जब तक अनुक्रमिक अल्फा क्षय की प्रक्रिया यादृच्छिक उपस्थिति और तात्कालिक सहज विखंडन के साथ समाप्त नहीं हो जाती, अस्थिर नाभिक की मृत्यु हो जाती है "अस्थिरता के सागर" में। अल्फा कणों की इस "वंशावली" का उपयोग करते हुए, ओगनेसियन और उनके सहयोगियों ने त्वरक में प्राप्त न्यूक्लाइड के परिवर्तन के पूरे इतिहास का पता लगाया और "स्थिरता के द्वीप" के निकट तट की रूपरेखा तैयार की। आधी सदी की यात्रा के बाद, पहले लोग इस पर उतरे। नई भूमि पहले से ही 21वीं सदी के पहले दशक में, त्वरित कैल्शियम-48 आयनों के साथ एक्टिनाइड्स की संलयन प्रतिक्रियाओं में, 113 से 118 तक की संख्या वाले तत्वों के परमाणु, "मुख्य भूमि" से सबसे दूर "स्थिरता के द्वीप" के तट पर पड़े थे। , संश्लेषित किये गये। उनका जीवनकाल पहले से ही उनके पड़ोसियों की तुलना में अधिक परिमाण का है: उदाहरण के लिए, तत्व 114 को 110वें की तरह मिलीसेकंड के लिए नहीं, बल्कि दसियों और यहां तक ​​कि सैकड़ों सेकंड के लिए संग्रहीत किया जाता है। शिक्षाविद ओगनेसियन कहते हैं, ''रसायन विज्ञान के लिए ऐसे पदार्थ पहले से ही उपलब्ध हैं।'' - इसका मतलब है कि हम यात्रा की शुरुआत में लौट रहे हैं और अब हम जांच सकते हैं कि मेंडेलीव के आवधिक कानून का उनके लिए पालन किया जाता है या नहीं। क्या तत्व 112 पारा और कैडमियम का एक एनालॉग होगा, और तत्व 114 टिन और सीसा का एक एनालॉग होगा? 112वें तत्व (कोपरनिसियम) के आइसोटोप के साथ पहले रासायनिक प्रयोगों से पता चला है कि, जाहिर है, वे ऐसा करेंगे। बमबारी के दौरान लक्ष्य से बाहर निकले कोपरनिकियम नाभिक को वैज्ञानिकों द्वारा 36 युग्मित डिटेक्टरों वाली एक लंबी ट्यूब में निर्देशित किया गया था, जो आंशिक रूप से सोने से लेपित थी। पारा आसानी से सोने के साथ स्थिर अंतरधात्विक यौगिक बनाता है (इस गुण का उपयोग गिल्डिंग की प्राचीन तकनीक में किया जाता है)। इसलिए, पारा और उसके करीब के परमाणुओं को पहले डिटेक्टरों की सोने की सतह पर बसना चाहिए, और रेडॉन और उत्कृष्ट गैसों के करीब के परमाणु ट्यूब के अंत तक पहुंच सकते हैं। आवधिक कानून का पालन करते हुए, कोपरनिसियम ने खुद को पारा का रिश्तेदार दिखाया। लेकिन यदि पारा पहली ज्ञात तरल धातु थी, तो कॉपरनिसियम पहली गैसीय धातु हो सकती है: इसका क्वथनांक कमरे के तापमान से नीचे है। यूरी ओगनेसियन के अनुसार, यह केवल एक फीकी शुरुआत है, और "स्थिरता द्वीप" के अतिभारी तत्व हमारे लिए रसायन विज्ञान का एक नया, उज्ज्वल और असामान्य क्षेत्र खोलेंगे। लेकिन अभी हम स्थिर तत्वों के द्वीप की तलहटी में रुके हुए हैं। यह उम्मीद की जाती है कि 120वां और उसके बाद का नाभिक वास्तव में स्थिर हो सकता है और स्थिर यौगिकों का निर्माण करते हुए कई वर्षों, या यहां तक ​​कि लाखों वर्षों तक मौजूद रहेगा। हालाँकि, अब उन्हें उसी कैल्शियम-48 का उपयोग करके प्राप्त करना संभव नहीं है: पर्याप्त रूप से लंबे समय तक जीवित रहने वाले तत्व नहीं हैं जो इन आयनों के साथ मिलकर आवश्यक द्रव्यमान का नाभिक दे सकें। कैल्शियम-48 आयनों को किसी भारी चीज़ से बदलने के प्रयासों के भी परिणाम नहीं मिले हैं। इसलिए, नई खोजों के लिए, समुद्री वैज्ञानिकों ने अपना सिर उठाया और आसमान पर करीब से नज़र डाली। स्थान और कारखाना हमारी दुनिया की मूल संरचना बहुत विविध नहीं थी: बिग बैंग में, केवल हाइड्रोजन हीलियम के छोटे मिश्रण के साथ दिखाई दिया - परमाणुओं में सबसे हल्का। आवर्त सारणी में अन्य सभी सम्मानित प्रतिभागी परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं में, तारों के आंतरिक भाग में और सुपरनोवा विस्फोटों के दौरान दिखाई दिए। अस्थिर न्यूक्लाइड जल्दी से क्षय हो जाते हैं, जबकि स्थिर न्यूक्लाइड, जैसे ऑक्सीजन-16 या आयरन-54, जमा हो जाते हैं। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि अमेरिकियम या कॉपरनिसियम जैसे भारी अस्थिर तत्व प्रकृति में नहीं पाए जा सकते हैं। लेकिन अगर वास्तव में कहीं "स्थिरता का द्वीप" है, तो ब्रह्मांड की विशालता में कम से कम थोड़ी मात्रा में अतिभारी तत्व पाए जाने चाहिए, और कुछ वैज्ञानिक उन्हें ब्रह्मांडीय किरण कणों के बीच खोज रहे हैं। शिक्षाविद् ओगनेसियन के अनुसार, यह दृष्टिकोण अभी भी पुरानी बमबारी जितना विश्वसनीय नहीं है। वैज्ञानिक कहते हैं, "स्थिरता द्वीप के शीर्ष पर वास्तव में लंबे समय तक जीवित रहने वाले नाभिक में असामान्य रूप से बड़ी मात्रा में न्यूट्रॉन होते हैं।" "यही कारण है कि न्यूट्रॉन-समृद्ध कैल्शियम-48, न्यूट्रॉन-समृद्ध लक्ष्य तत्वों पर बमबारी करने के लिए इतना सफल केंद्र बन गया।" हालाँकि, कैल्शियम-48 से भारी आइसोटोप अस्थिर होते हैं, और प्राकृतिक परिस्थितियों में उनके संलयन से अति-स्थिर नाभिक बनने की संभावना बेहद कम होती है। इसलिए, मॉस्को के पास डुबना में प्रयोगशाला ने कृत्रिम लक्ष्य तत्वों पर फायरिंग के लिए भारी नाभिक के उपयोग की ओर रुख किया, हालांकि कैल्शियम जितना सफल नहीं था। शिक्षाविद् ओगनेस्यान कहते हैं, "अब हम सुपरहैवी तत्वों की तथाकथित फैक्ट्री बनाने में व्यस्त हैं।" - इसमें उन्हीं लक्ष्यों पर टाइटेनियम या क्रोमियम नाभिक से बमबारी की जाएगी। उनमें कैल्शियम की तुलना में दो और चार अधिक प्रोटॉन होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे हमें 120 या उससे अधिक द्रव्यमान वाले तत्व दे सकते हैं। यह देखना दिलचस्प होगा कि क्या वे अभी भी "द्वीप" पर रहेंगे या क्या वे इसके परे एक नया जलडमरूमध्य खोलेंगे।	कूलम्ब बैरियर के पास क्रिप्टन आयनों की ऊर्जा पर, तत्व 118 के गठन के तीन मामले देखे गए। 293,118 नाभिकों को एक सिलिकॉन डिटेक्टर में प्रत्यारोपित किया गया और लगातार छह α-क्षय की एक श्रृंखला देखी गई, जो आइसोटोप 269 Sg में समाप्त हुई। तत्व 118 के निर्माण के लिए क्रॉस सेक्शन ~2 पिकोबार्न था। आइसोटोप 293118 का आधा जीवन 120 एमएस है। चित्र में. चित्र 3 आइसोटोप 293 118 के क्रमिक α-क्षय की एक श्रृंखला दिखाता है और α-क्षय के परिणामस्वरूप गठित बेटी नाभिक के आधे जीवन को दर्शाता है। विभिन्न सैद्धांतिक मॉडलों के आधार पर, अतिभारी नाभिक की क्षय विशेषताओं की गणना की गई। ऐसी ही एक गणना के परिणाम चित्र में दिखाए गए हैं। 4. सम-सम अतिभारी नाभिकों का आधा जीवन सहज विखंडन (ए), α-क्षय (बी), β-क्षय (सी) और सभी संभावित क्षय प्रक्रियाओं (डी) के सापेक्ष दिया गया है। सहज विखंडन के संबंध में सबसे स्थिर नाभिक (चित्र 4a) Z = 114 और N = 184 वाला नाभिक है। इसके लिए, सहज विखंडन के संबंध में आधा जीवन ~10 16 वर्ष है। तत्व 114 के समस्थानिकों के लिए, जो सबसे स्थिर समस्थानिक से 6-8 न्यूट्रॉन से भिन्न होते हैं, अर्ध-जीवन परिमाण के 10-15 क्रमों से घट जाता है। α-क्षय के सापेक्ष अर्ध-जीवन चित्र में दिखाया गया है। 4बी. सबसे स्थिर कोर Z क्षेत्र में स्थित है< 114 и N = 184 (T 1/2 = 10 15 лет). Для изотопа 298 114 период полураспада составляет около 10 лет. β-क्षय के संबंध में स्थिर नाभिक चित्र में दिखाए गए हैं। डार्क डॉट्स के साथ 4सी। चित्र में. 4d संपूर्ण अर्ध-आयु दर्शाता है। केंद्रीय समोच्च के अंदर स्थित सम-सम नाभिकों के लिए, वे ~10 5 वर्ष हैं। इस प्रकार, सभी प्रकार के क्षय को ध्यान में रखने के बाद, यह पता चलता है कि Z = 110 और N = 184 के आसपास के नाभिक एक "स्थिरता का द्वीप" बनाते हैं। 294 110 नाभिक का आधा जीवन लगभग 10 9 वर्ष है। Z मान और शेल मॉडल द्वारा अनुमानित जादुई संख्या 114 के बीच का अंतर विखंडन (जिसके सापेक्ष Z = 114 वाला नाभिक सबसे अधिक स्थिर है) और α-क्षय (जिसके सापेक्ष कम Z वाले नाभिक स्थिर हैं) के बीच प्रतिस्पर्धा के कारण है ). विषम-सम और सम-विषम नाभिक के लिए, अर्ध-जीवन α-क्षय और सहज विखंडन के संबंध में बढ़ता है, और β-क्षय के संबंध में घटता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उपरोक्त अनुमान दृढ़ता से गणना में उपयोग किए गए मापदंडों पर निर्भर करते हैं और केवल उनके प्रयोगात्मक पता लगाने के लिए पर्याप्त जीवनकाल वाले अतिभारी नाभिक के अस्तित्व की संभावना के संकेत के रूप में माना जा सकता है। अतिभारी नाभिकों के संतुलन आकार और उनके आधे जीवन की एक और गणना के परिणाम चित्र में दिखाए गए हैं। 5, 11.11. चित्र में. चित्र 11.10 Z = 104-120 के साथ नाभिक के लिए न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या पर संतुलन विरूपण ऊर्जा की निर्भरता को दर्शाता है। विरूपण ऊर्जा को संतुलन और गोलाकार रूप में नाभिक की ऊर्जा के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है। इन आंकड़ों से यह स्पष्ट है कि क्षेत्र Z = 114 और N = 184 में ऐसे नाभिक होने चाहिए जिनका जमीनी अवस्था में गोलाकार आकार हो। आज तक खोजे गए सभी अतिभारी नाभिक (उन्हें चित्र 5 में गहरे हीरे के रूप में दिखाया गया है) विकृत हैं। हल्के हीरे ऐसे नाभिक दिखाते हैं जो β-क्षय के संबंध में स्थिर होते हैं। इन नाभिकों का क्षय α क्षय या विखंडन द्वारा होना चाहिए। मुख्य क्षय चैनल α-क्षय होना चाहिए। सम-सम β-स्थिर आइसोटोप का आधा जीवन चित्र में दिखाया गया है। 6. इन भविष्यवाणियों के अनुसार, पहले से खोजे गए अतिभारी नाभिकों (0.1-1 एमएस) की तुलना में अधिकांश नाभिकों का अर्ध-जीवन कहीं अधिक लंबा होने की उम्मीद है। उदाहरण के लिए, 292110 नाभिक के लिए, ~51 वर्ष का जीवनकाल अनुमानित है। इस प्रकार, आधुनिक सूक्ष्म गणनाओं के अनुसार, अतिभारी नाभिकों की स्थिरता तेजी से बढ़ जाती है क्योंकि वे न्यूट्रॉन जादू संख्या एन = 184 के करीब पहुंचते हैं। हाल तक, जेड = 112 वाले तत्व का एकमात्र आइसोटोप आइसोटोप 277 112 था, जिसका आधा- 0.24 एमएस का जीवन. भारी आइसोटोप 283112 को शीत संलयन प्रतिक्रिया 48 सीए + 238 यू में संश्लेषित किया गया था। विकिरण का समय 25 दिन। लक्ष्य पर 48 Ca आयनों की कुल संख्या 3.5·10 18 है। दो मामले दर्ज किए गए जिनकी व्याख्या परिणामी आइसोटोप 283 112 के सहज विखंडन के रूप में की गई। इस नए आइसोटोप का आधा जीवन टी 1/2 = 81 एस अनुमानित किया गया था। इस प्रकार, यह स्पष्ट है कि आइसोटोप 283112 में आइसोटोप 277112 की तुलना में न्यूट्रॉन की संख्या में 6 इकाइयों की वृद्धि से जीवनकाल परिमाण के 5 ऑर्डर तक बढ़ जाता है। चित्र में. चित्र 7 विभिन्न सैद्धांतिक मॉडलों की भविष्यवाणियों की तुलना में सीबोर्गियम आइसोटोप एसजी (जेड = 106) के मापा जीवनकाल को दर्शाता है। ध्यान देने योग्य बात यह है कि एन = 164 के साथ आइसोटोप के जीवनकाल में एन = 162 के साथ आइसोटोप के जीवनकाल की तुलना में लगभग एक परिमाण के क्रम की कमी आई है। स्थिरता के द्वीप के निकटतम दृष्टिकोण 76 जीई + 208 पीबी प्रतिक्रिया में प्राप्त किया जा सकता है। संलयन प्रतिक्रिया में γ क्वांटा या एकल न्यूट्रॉन के उत्सर्जन के बाद एक अतिभारी लगभग गोलाकार नाभिक का निर्माण किया जा सकता है। अनुमान के अनुसार, परिणामी 284 114 नाभिक को ~ 1 एमएस के आधे जीवन के साथ α कणों के उत्सर्जन के साथ क्षय होना चाहिए। क्षेत्र एन = 162 में शेल के अधिभोग के बारे में अतिरिक्त जानकारी नाभिक 271 108 और 267 106 के α-क्षय का अध्ययन करके प्राप्त की जा सकती है। इन नाभिकों के लिए 1 मिनट के आधे जीवन की भविष्यवाणी की गई है। और 1 घंटा. नाभिक 263 106, 262 107, 205 108, 271,273 110 के लिए समावयवता अपेक्षित है, जिसका कारण जमीन में विकृत नाभिकों के लिए क्षेत्र एन = 162 में जे = 1/2 और जे = 13/2 के साथ उपकोशों का भरना है। राज्य। चित्र में. चित्र 8 एक लक्ष्य नाभिक 208 पीबी के साथ आपतित आयनों 50 Ti और 56 Fe की संलयन प्रतिक्रियाओं के लिए तत्वों Rf (Z = 104) और Hs (Z = 108) की गठन प्रतिक्रिया के लिए प्रयोगात्मक रूप से मापा उत्तेजना कार्यों को दर्शाता है। परिणामी यौगिक नाभिक को एक या दो न्यूट्रॉन के उत्सर्जन से ठंडा किया जाता है। अतिभारी नाभिक प्राप्त करने के लिए भारी आयन संलयन प्रतिक्रियाओं के उत्तेजना कार्यों के बारे में जानकारी विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। भारी आयनों की संलयन प्रतिक्रिया में, कूलम्ब बलों और सतह तनाव बलों के प्रभावों को सटीक रूप से संतुलित करना आवश्यक है। यदि आपतित आयन की ऊर्जा पर्याप्त अधिक नहीं है, तो न्यूनतम दृष्टिकोण दूरी बाइनरी परमाणु प्रणाली के विलय के लिए पर्याप्त नहीं होगी। यदि आपतित कण की ऊर्जा बहुत अधिक है, तो परिणामी प्रणाली में उच्च उत्तेजना ऊर्जा होगी और संभवतः टुकड़ों में विघटित हो जाएगी। प्रभावी संलयन टकराने वाले कणों की अपेक्षाकृत संकीर्ण ऊर्जा सीमा में होता है। न्यूनतम संख्या में न्यूट्रॉन (1-2) के उत्सर्जन के साथ संलयन प्रतिक्रियाएं विशेष रुचि रखती हैं, क्योंकि संश्लेषित अतिभारी नाभिक में, सबसे बड़ा संभव एन/जेड अनुपात होना वांछनीय है। चित्र में. चित्र 9 प्रतिक्रिया में नाभिक की संलयन क्षमता को दर्शाता है 64 नी + 208 पीबी 272 110। सबसे सरल अनुमान से पता चलता है कि परमाणु संलयन के लिए सुरंग प्रभाव की संभावना ~ 10 -21 है, जो क्रॉस सेक्शन के देखे गए मूल्य से काफी कम है। इस प्रकार इसे समझाया जा सकता है। नाभिक के केंद्रों के बीच 14 fm की दूरी पर, 236.2 MeV की प्रारंभिक गतिज ऊर्जा की भरपाई कूलम्ब क्षमता द्वारा पूरी तरह से की जाती है। इस दूरी पर केवल नाभिक की सतह पर स्थित न्यूक्लियॉन ही संपर्क में होते हैं। इन न्यूक्लियानों की ऊर्जा कम होती है। इसलिए, इस बात की बहुत अधिक संभावना है कि न्यूक्लियॉन या न्यूक्लियॉन के जोड़े एक नाभिक में कक्षाओं को छोड़ देंगे और साथी नाभिक की मुक्त अवस्था में चले जाएंगे। एक आपतित नाभिक से लक्ष्य नाभिक में न्यूक्लियॉन का स्थानांतरण उस स्थिति में विशेष रूप से आकर्षक होता है जब लक्ष्य के रूप में दोगुना जादुई लेड आइसोटोप 208 पीबी का उपयोग किया जाता है। 208 Pb में प्रोटॉन उपकोश h 11/2 और न्यूट्रॉन उपकोश h 9/2 और i 13/2 भरे हुए हैं। प्रारंभ में, प्रोटॉन का स्थानांतरण प्रोटॉन-प्रोटॉन आकर्षक बलों द्वारा उत्तेजित होता है, और एच 9/2 उपकोश भरने के बाद - प्रोटॉन-न्यूट्रॉन आकर्षक बलों द्वारा। इसी प्रकार, न्यूट्रॉन मुक्त उपकोश i 11/2 में चले जाते हैं, जो पहले से भरे हुए उपकोश i 13/2 से न्यूट्रॉन द्वारा आकर्षित होते हैं। युग्म ऊर्जा और बड़े कक्षीय कोणीय क्षणों के कारण, न्यूक्लियॉन की एक जोड़ी का स्थानांतरण एकल न्यूक्लियॉन के स्थानांतरण की तुलना में अधिक संभावना है। 64 Ni 208 Pb से दो प्रोटॉन के स्थानांतरण के बाद, कूलम्ब अवरोध 14 MeV कम हो जाता है, जो परस्पर क्रिया करने वाले आयनों के निकट संपर्क और न्यूक्लियॉन स्थानांतरण प्रक्रिया को जारी रखने को बढ़ावा देता है। [वी.वी. के कार्यों में। वोल्कोव। गहरे अकुशल स्थानान्तरण की परमाणु प्रतिक्रियाएँ। एम. एनर्जोइज़डैट, 1982; वी.वी. वोल्कोव। इज़व. यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज, भौतिक श्रृंखला, 1986, खंड 50 पी। 1879] संलयन प्रतिक्रिया के तंत्र का विस्तार से अध्ययन किया गया। यह दिखाया गया है कि पहले से ही कैप्चर चरण में, आपतित कण की गतिज ऊर्जा के पूर्ण अपव्यय के बाद एक दोहरी परमाणु प्रणाली बनती है और एक नाभिक के न्यूक्लियॉन धीरे-धीरे, शेल दर शेल, दूसरे नाभिक में स्थानांतरित हो जाते हैं। अर्थात्, नाभिक की खोल संरचना यौगिक कोर के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इस मॉडल के आधार पर, शीत संलयन प्रतिक्रियाओं में 102-112 तत्वों के निर्माण के लिए यौगिक नाभिक की उत्तेजना ऊर्जा और क्रॉस सेक्शन का अच्छी तरह से वर्णन करना संभव था। परमाणु प्रतिक्रियाओं की प्रयोगशाला में जिसका नाम रखा गया है। जी.एन. फ्लेरोव (डबना) ने Z = 114 के साथ एक तत्व को संश्लेषित किया। प्रतिक्रिया का उपयोग किया गया था 289 114 नाभिक की पहचान α क्षय की एक श्रृंखला का उपयोग करके की गई थी। आइसोटोप के आधे जीवन का प्रायोगिक मूल्यांकन 289 114 ~30 एस। प्राप्त परिणाम पहले की गई गणनाओं से अच्छी तरह मेल खाता है। 48 Cu + 244 पु प्रतिक्रिया में तत्व 114 को संश्लेषित करते समय, चैनल द्वारा तीन न्यूट्रॉन के वाष्पीकरण के साथ अधिकतम उपज प्राप्त की जाती है। इस मामले में, यौगिक नाभिक 289 114 की उत्तेजना ऊर्जा 35 MeV थी। प्रतिक्रिया में गठित 296 116 नाभिक के साथ होने वाले क्षय का सैद्धांतिक रूप से अनुमानित क्रम चित्र 10 में दिखाया गया है। चावल। 10. परमाणु क्षय की योजना 296 116 296 116 नाभिक चार न्यूट्रॉन के उत्सर्जन से ठंडा हो जाता है और आइसोटोप 292 116 में बदल जाता है, जो फिर, 5% संभावना के साथ, दो क्रमिक ई-कैप्चर के परिणामस्वरूप आइसोटोप 292 114 में बदल जाता है। α के परिणामस्वरूप -क्षय (टी 1/2 = 85 दिन), आइसोटोप 292 114 आइसोटोप 288 112 में बदल जाता है। आइसोटोप 288 112 का निर्माण भी चैनल के माध्यम से होता है दोनों शृंखलाओं से बने अंतिम नाभिक 288 112 का आधा जीवन लगभग 1 घंटे का होता है और यह स्वतःस्फूर्त विखंडन द्वारा क्षय हो जाता है। लगभग 10% संभावना के साथ, आइसोटोप 288 114 के α-क्षय के परिणामस्वरूप, आइसोटोप 284 112 का गठन किया जा सकता है। उपरोक्त अवधि और क्षय चैनल गणना द्वारा प्राप्त किए गए थे। भारी आयनों के साथ प्रतिक्रियाओं में अतिभारी तत्वों के निर्माण की विभिन्न संभावनाओं का विश्लेषण करते समय, निम्नलिखित परिस्थितियों को ध्यान में रखा जाना चाहिए। न्यूट्रॉन की संख्या और प्रोटॉन की संख्या के पर्याप्त बड़े अनुपात के साथ एक नाभिक बनाना आवश्यक है। इसलिए, बड़े N/Z वाले भारी आयनों को आपतित कण के रूप में चुना जाना चाहिए। यह आवश्यक है कि परिणामी यौगिक नाभिक में कम उत्तेजना ऊर्जा और एक छोटा कोणीय गति हो, अन्यथा विखंडन अवरोध की प्रभावी ऊंचाई कम हो जाएगी। यह आवश्यक है कि परिणामी नाभिक का आकार गोलाकार के करीब हो, क्योंकि थोड़ी सी भी विकृति से अतिभारी नाभिक का तेजी से विखंडन हो जाएगा। 238 यू + 238 यू, 238 यू + 248 सेमी, 238 यू + 249 सीएफ, 238 यू + 254 ईएस जैसी प्रतिक्रियाएं अतिभारी नाभिक बनाने की एक बहुत ही आशाजनक विधि हैं। चित्र में. चित्र 11 त्वरित 238 यू आयनों के साथ 248 सेमी, 249 सीएफ और 254 ईएस वाले लक्ष्यों के विकिरण पर ट्रांसयूरेनियम तत्वों के निर्माण के लिए अनुमानित क्रॉस सेक्शन दिखाता है। इन प्रतिक्रियाओं में, Z > 100 वाले तत्वों के निर्माण के लिए क्रॉस सेक्शन पर पहले परिणाम पहले ही प्राप्त किए जा चुके हैं। अध्ययन के तहत प्रतिक्रियाओं की पैदावार बढ़ाने के लिए, लक्ष्य मोटाई को इस तरह से चुना गया था कि प्रतिक्रिया उत्पाद बने रहें लक्ष्य। विकिरण के बाद, व्यक्तिगत रासायनिक तत्वों को लक्ष्य से अलग कर दिया गया। कई महीनों में प्राप्त नमूनों में α-क्षय उत्पाद और विखंडन टुकड़े दर्ज किए गए थे। त्वरित यूरेनियम आयनों का उपयोग करके प्राप्त डेटा स्पष्ट रूप से हल्के बमबारी आयनों की तुलना में भारी ट्रांसयूरेनियम तत्वों की उपज में वृद्धि का संकेत देता है। अतिभारी नाभिकों के संलयन की समस्या के समाधान के लिए यह तथ्य अत्यंत महत्वपूर्ण है। उचित लक्ष्यों के साथ काम करने की कठिनाइयों के बावजूद, उच्च Z की दिशा में प्रगति के पूर्वानुमान काफी आशावादी दिखते हैं। हाल के वर्षों में अतिभारी नाभिक के क्षेत्र में प्रगति आश्चर्यजनक रूप से प्रभावशाली रही है। हालाँकि, स्थिरता के द्वीप की खोज के सभी प्रयास अब तक सफल नहीं हुए हैं। उसकी तलाश सघनता से जारी है.