60 के दशक के अंत तक, कई सिद्धांतकारों के प्रयासों के माध्यम से - ओ। बोहर और बी। मोटलसन (डेनमार्क), एस। निल्सन (स्वीडन), वी.एम. स्ट्रुटिंस्की और वी.वी. पश्केविच (यूएसएसआर), एच। मायर्स और वी। सियावेट्स्की (यूएसए), ए। सोबिचेव्स्की एट अल। (पोलैंड), डब्ल्यू। ग्रीनर एट अल। (फ्रांस) और कई अन्य लोगों ने परमाणु नाभिक के सूक्ष्म सिद्धांत का निर्माण किया। नए सिद्धांत ने उपरोक्त सभी अंतर्विरोधों को भौतिक नियमों की एक सुसंगत प्रणाली में ला दिया।
किसी भी सिद्धांत की तरह, इसकी एक निश्चित भविष्य कहनेवाला शक्ति थी, विशेष रूप से, बहुत भारी, अभी भी अज्ञात नाभिक के गुणों की भविष्यवाणी करने में। यह पता चला है कि परमाणु गोले का स्थिरीकरण प्रभाव नाभिक के ड्रॉप मॉडल (यानी, Z> 106 के क्षेत्र में) द्वारा इंगित सीमाओं से परे भी काम करेगा, जो तथाकथित बनाते हैं। जादुई संख्या 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 नाभिक का जीवनकाल काफी बढ़ सकता है। यह सबसे भारी, अतिभारी तत्वों के लिए विशेष रूप से सच है, जहां बंद गोले Z=114 (संभवतः 120) और N=184 के प्रभाव से आधा जीवन दसियों, सैकड़ों हजारों और, शायद, लाखों वर्षों तक बढ़ जाता है, अर्थात। - परमाणु गोले के प्रभाव की अनुपस्थिति की तुलना में अधिक परिमाण के 32-35 आदेश। इस प्रकार, अतिभारी तत्वों के संभावित अस्तित्व के बारे में एक पेचीदा परिकल्पना उत्पन्न हुई, जो भौतिक दुनिया की सीमाओं का काफी विस्तार करती है। सैद्धांतिक भविष्यवाणियों का एक सीधा परीक्षण अतिभारी न्यूक्लाइड का संश्लेषण और उनके क्षय गुणों का निर्धारण होगा। इसलिए, हमें तत्वों के कृत्रिम संश्लेषण से संबंधित प्रमुख मुद्दों पर संक्षेप में विचार करना होगा।

2. भारी तत्वों के संश्लेषण के लिए प्रतिक्रियाएं

Pm (Z=100) से भारी तत्वों को त्वरित भारी आयनों के साथ प्रतिक्रियाओं में संश्लेषित किया गया था, जब प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के एक परिसर को लक्ष्य नाभिक में पेश किया जाता है। लेकिन इस प्रकार की प्रतिक्रिया पिछले मामले से अलग है। जब एक न्यूट्रॉन जिसमें विद्युत आवेश नहीं होता है, को पकड़ लिया जाता है, तो एक नए नाभिक की उत्तेजना ऊर्जा केवल 6 - 8 MeV होती है। इसके विपरीत, लक्ष्य नाभिक के संलयन के दौरान, हल्के आयनों जैसे हीलियम (4 He) या कार्बन (12 C) के साथ भी, भारी नाभिक को E x = 20 - 40 MeV की ऊर्जा तक गर्म किया जाएगा। प्रक्षेप्य नाभिक की परमाणु संख्या में और वृद्धि के साथ, इसे धनात्मक आवेशित नाभिक (कूलम्ब प्रतिक्रिया अवरोध) के प्रतिकर्षण के विद्युत बलों को दूर करने के लिए अधिक से अधिक ऊर्जा प्रदान करने की आवश्यकता होगी। यह परिस्थिति दो नाभिक - प्रक्षेप्य और लक्ष्य के संलयन के बाद बनने वाले यौगिक नाभिक की उत्तेजना ऊर्जा (हीटिंग) में वृद्धि की ओर ले जाती है। इसका शीतलन (जमीन की अवस्था E x = 0) में संक्रमण न्यूट्रॉन और गामा किरणों के उत्सर्जन के माध्यम से होगा। और यहाँ पहली बाधा आती है।

एक गर्म भारी नाभिक केवल 1/100 मामलों में न्यूट्रॉन का उत्सर्जन करने में सक्षम होगा, मूल रूप से इसे दो टुकड़ों में विभाजित किया जाएगा, क्योंकि नाभिक की ऊर्जा इसके विखंडन अवरोध की ऊंचाई से काफी अधिक है। यह समझना आसान है कि नाभिक यौगिक की उत्तेजना ऊर्जा में वृद्धि इसके लिए हानिकारक है। वाष्पित न्यूट्रॉन की संख्या में वृद्धि के कारण बढ़ते तापमान (या ऊर्जा E x) के साथ एक 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 किए गए 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 नाभिक का तापमान बढ़ता है, गोले का स्थिरीकरण प्रभाव कम होता जाता है, इसलिए विखंडन अवरोध की ऊंचाई कम हो जाती है और नाभिक की विखंडन क्षमता तेजी से बढ़ जाती है। इन दोनों कारकों के कारण अत्यधिक भारी न्यूक्लाइड के बनने की संभावना बहुत कम हो जाती है।

तथाकथित की 1974 में खोज के बाद 106 से अधिक भारी तत्वों के क्षेत्र में उन्नति संभव हो गई। शीत संलयन प्रतिक्रियाएं। इन प्रतिक्रियाओं में, स्थिर समस्थानिकों के "जादू" नाभिक - 208 Pb (Z = 82, N = 126) या 209 Bi (Z = 83, N = 126) का उपयोग लक्ष्य सामग्री के रूप में किया जाता है, जो आर्गन से भारी आयनों द्वारा बमबारी की जाती है। (Yu.Ts. Oganesyan, A.G. Demin और अन्य)। संलयन की प्रक्रिया में, "जादू" 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 नाभिक में। अंतःक्रियात्मक नाभिक और अंतिम नाभिक में न्यूक्लियॉन की "पैकिंग" ऊर्जा में यह अंतर प्रतिक्रिया के उच्च कूलम्ब बाधा को दूर करने के लिए आवश्यक ऊर्जा के लिए काफी हद तक क्षतिपूर्ति करता है। नतीजतन, एक भारी नाभिक में केवल 12-20 MeV की उत्तेजना ऊर्जा 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 परिणामस्वरूप यूरेनियम नाभिक लगभग ठंडा हो जाएगा। इसलिए, जब शीत संलयन प्रतिक्रियाओं में तत्वों को संश्लेषित किया जाता है, तो भारी नाभिक के लिए जमीनी अवस्था में जाने के लिए केवल एक या दो न्यूट्रॉन का उत्सर्जन करना पर्याप्त होता है।
डार्मस्टेड (जर्मनी) में जीएसआई नेशनल न्यूक्लियर फिजिक्स सेंटर में 107 से 112 (पी आर्मब्रस्टर, जेड। हॉफमैन, जी। मुनजेनबर्ग, आदि) तक 6 नए तत्वों के संश्लेषण के लिए बड़े पैमाने पर नाभिक की शीत संलयन प्रतिक्रियाओं का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था। हाल ही में, के. मोरिता एट अल ने नेशनल रिकेन सेंटर (टोक्यो) में 110-112 तत्वों के संश्लेषण पर जीएसआई प्रयोगों को दोहराया। दोनों समूह भारी प्रोजेक्टाइल का उपयोग करके तत्व 113 और 114 पर जाने का इरादा रखते हैं। हालांकि, शीत संलयन प्रतिक्रियाओं में भारी तत्वों को संश्लेषित करने का प्रयास बड़ी कठिनाइयों से जुड़ा हुआ है। आयनों के परमाणु आवेश में वृद्धि के साथ, लक्ष्य नाभिक 208 Pb या 209 Bi के साथ उनके संलयन की संभावना कूलम्ब प्रतिकारक बलों में वृद्धि के कारण बहुत कम हो जाती है, जिन्हें परमाणु आवेशों के उत्पाद के समानुपाती माना जाता है . तत्व 104 से, जो प्रतिक्रिया में प्राप्त किया जा सकता है 208 Pb + 50 Ti (Z 1 .) × प्रतिक्रिया 208 Pb + 70 Zn (Z 1 .) में Z 2 = 1804) से तत्व 112 तक × Z 2 = 2460), विलय की संभावना 10 4 गुना से अधिक घट जाती है।

चित्र तीनभारी न्यूक्लाइड का नक्शा। नाभिक के आधे जीवन को विभिन्न रंगों (दाएं पैमाने) द्वारा दर्शाया जाता है। काले वर्ग - पृथ्वी की पपड़ी में पाए जाने वाले स्थिर तत्वों के समस्थानिक (T 1/2 .) ≥ 10 9 वर्ष)। गहरा नीला रंग - "अस्थिरता का समुद्र", जहां नाभिक 10 -6 सेकंड से कम समय तक जीवित रहते हैं। पीली रेखाएं बंद गोले 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। Z = 112 और 116 के साथ दो नाभिक, विभिन्न परमाणु प्रतिक्रियाओं और उनके क्रमिक क्षय में प्राप्त होते हैं, यह दिखाते हैं कि अतिभारी तत्वों के कृत्रिम संश्लेषण में "स्थिरता के द्वीपों" के कितने करीब आ सकते हैं।

एक और सीमा है। शीत संलयन प्रतिक्रियाओं में प्राप्त यौगिक नाभिक 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 होते हैं, जबकि न्यूट्रॉन की संख्या N> 170 (चित्र 3 देखें) के लिए स्थिरता में वृद्धि की उम्मीद है।

परमाणु रिएक्टरों में उत्पादित प्लूटोनियम (Z = 94), अमेरिकियम (Z = 95) या क्यूरियम (Z = 96) और दुर्लभ कैल्शियम: यदि लक्ष्य के रूप में कृत्रिम तत्वों का उपयोग किया जाता है, तो सिद्धांत रूप में न्यूट्रॉन की एक बड़ी मात्रा के साथ नाभिक प्राप्त किया जा सकता है। आइसोटोप - 48 सीए। (नीचे देखें)।

48 Ca परमाणु के नाभिक में 20 प्रोटॉन और 28 न्यूट्रॉन होते हैं - दोनों मान बंद गोले के अनुरूप होते हैं। 48 Ca नाभिक के साथ संलयन प्रतिक्रियाओं में, उनकी "जादू" संरचना भी काम करेगी (ठंड संलयन प्रतिक्रियाओं में यह भूमिका लक्ष्य के जादुई नाभिक - 208 Pb द्वारा निभाई गई थी), 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। यह उम्मीद की जा सकती है कि इस उत्तेजना ऊर्जा पर परमाणु गोले का प्रभाव अभी भी गर्म अतिभारी नाभिक में मौजूद है, इससे उनके अस्तित्व में वृद्धि होगी और हमें अपने प्रयोगों में उन्हें संश्लेषित करने की अनुमति मिलेगी। यह भी ध्यान दें कि परस्पर क्रिया करने वाले नाभिकों की द्रव्यमान विषमता (Z 1 .) × Z2 ≤ 2000) उनके कूलम्ब प्रतिकर्षण को कम करता है और इस प्रकार विलय की संभावना को बढ़ाता है।

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

3 अपेक्षित गुण

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

उस। हम एक क्षय नहीं, बल्कि एक "रेडियोधर्मी परिवार" देखने की उम्मीद करते हैं, क्रमिक अल्फा क्षय की एक श्रृंखला, लंबे समय तक (परमाणु पैमाने पर), जो प्रतिस्पर्धा करते हैं लेकिन अंततः सहज विखंडन से बाधित होते हैं। सिद्धांत रूप में, ऐसा क्षय परिदृश्य पहले से ही एक अतिभारी नाभिक के गठन को इंगित करता है।

स्थिरता में अपेक्षित वृद्धि को पूर्ण रूप से देखने के लिए, बंद कोशों Z = 114 और N = 184 के जितना संभव हो उतना करीब आना आवश्यक है। परमाणु प्रतिक्रियाओं में ऐसे न्यूट्रॉन-समृद्ध नाभिक को संश्लेषित करना बेहद मुश्किल है, क्योंकि दौरान स्थिर तत्वों के नाभिक का संलयन, जिसमें पहले से ही प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का एक निश्चित अनुपात होता है, दोगुना जादुई नाभिक 298 114 तक पहुंचना असंभव है। इसलिए, हमें उस प्रतिक्रिया में नाभिक का उपयोग करने की कोशिश करने की आवश्यकता है जिसमें शुरू में होता है न्यूट्रॉन की अधिकतम संभव संख्या। यह काफी हद तक प्रक्षेप्य के रूप में त्वरित 48 Ca आयनों के चुनाव के कारण भी था। कैल्शियम प्रकृति में प्रचुर मात्रा में जाना जाता है। इसमें 40 Ca समस्थानिक का 97% हिस्सा होता है, जिसके नाभिक में 20 प्रोटॉन और 20 न्यूट्रॉन होते हैं। लेकिन इसमें 0.187% की मात्रा में भारी आइसोटोप होता है - 48 Ca (20 प्रोटॉन और 28 न्यूट्रॉन) जिसमें 8 अतिरिक्त न्यूट्रॉन होते हैं। इसके उत्पादन की तकनीक बहुत समय लेने वाली और महंगी है; 48 सीए से समृद्ध 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 संचालन मोड को महत्वपूर्ण रूप से बदलना पड़ा।

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

आज हम एक रिकॉर्ड बीम तीव्रता पर पहुंच गए हैं - 8 × 10 12 / एस, 48 सीए आइसोटोप की बहुत कम खपत पर - लगभग 0.5 मिलीग्राम / घंटा। लक्ष्य सामग्री के रूप में, हम कृत्रिम तत्वों के लंबे समय तक समृद्ध समस्थानिकों का उपयोग करते हैं: पु, एएम, सेमी और सीएफ (जेड = 94-96 और 98) भी अधिकतम न्यूट्रॉन सामग्री के साथ। वे शक्तिशाली परमाणु रिएक्टरों (ओक रिज, यूएसए और दिमित्रोवग्राद, रूस में) में उत्पादित होते हैं और फिर अखिल रूसी अनुसंधान संस्थान प्रायोगिक भौतिकी (सरोव) में विशेष सुविधाओं, जन विभाजकों में समृद्ध होते हैं। Z = 114 - 118 के साथ तत्वों के संश्लेषण के लिए इन समस्थानिकों के नाभिक के साथ 48 Ca नाभिक की संलयन प्रतिक्रियाओं को चुना गया था।

यहां मैं एक विषयांतर करना चाहता हूं।

हर प्रयोगशाला, यहां तक ​​कि दुनिया के प्रमुख परमाणु केंद्रों में भी इतनी अनूठी सामग्री और इतनी मात्रा में नहीं है कि हम अपने काम में उपयोग करते हैं। लेकिन उनके उत्पादन की तकनीकें हमारे देश में विकसित की गईं और उन्हें 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 इन अध्ययनों के लिए एक विशेष अनुदान आवंटित करें। दूसरी ओर, संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान में काम करते हुए, हम दुनिया की अग्रणी प्रयोगशालाओं के साथ बड़े पैमाने पर सहयोग (और प्रतिस्पर्धा) करते हैं। सुपरहेवी तत्वों के संश्लेषण पर शोध में, हम कई वर्षों से लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (यूएसए) के साथ मिलकर सहयोग कर रहे हैं। यह सहयोग न केवल हमारे प्रयासों को एकजुट करता है, बल्कि उन परिस्थितियों को भी बनाता है जिनके तहत प्रयोग के सभी चरणों में दो समूहों द्वारा स्वतंत्र रूप से प्रयोगात्मक परिणामों को संसाधित और विश्लेषण किया जाता है।
5 साल के काम के लिए, लंबे एक्सपोजर के दौरान, लगभग 2 . की खुराक × 10 20 आयन (लगभग 16 मिलीग्राम 48 सीए, प्रकाश की गति के ~ 1/10 तक त्वरित, लक्ष्य परतों के माध्यम से पारित)। इन प्रयोगों में, 112-118 तत्वों (117वें तत्व के अपवाद के साथ) के समस्थानिकों का निर्माण देखा गया और नए सुपरहैवी न्यूक्लाइड्स के क्षय के गुणों पर पहला परिणाम प्राप्त किया गया। सभी परिणामों की प्रस्तुति में बहुत अधिक स्थान होगा और, पाठक को थका न देने के लिए, हम केवल 113 और 115 तत्वों के संश्लेषण पर अंतिम प्रयोग का वर्णन करने तक ही सीमित रहेंगे - अन्य सभी प्रतिक्रियाओं का इसी तरह अध्ययन किया गया था . लेकिन इस कार्य को शुरू करने से पहले, प्रायोगिक सेटअप की संक्षेप में रूपरेखा तैयार करना और हमारे सेटअप के संचालन के बुनियादी सिद्धांतों की व्याख्या करना समीचीन होगा।

4. प्रयोग की स्थापना

चित्र 5
भारी तत्वों के संश्लेषण पर प्रयोगों में हटना नाभिक के पृथक्करण 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। संभावना है कि दो सिग्नल एक ही स्थान पर बेतरतीब ढंग से गिरेंगे 1/500, तीन सिग्नल - 1/250000, और इसी तरह। यह बड़ी विश्वसनीयता के साथ, बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी उत्पादों से, अत्यधिक भारी नाभिक के आनुवंशिक रूप से संबंधित क्रमिक क्षय की बहुत दुर्लभ घटनाओं का चयन करना संभव बनाता है, भले ही वे बहुत कम मात्रा (~ 1 परमाणु/माह) में बने हों।

5. प्रायोगिक परिणाम

उदाहरण के तौर पर संस्थापन को "कार्य में" दिखाने के लिए, हम परमाणु संलयन प्रतिक्रिया 243 Am (Z=95) + 48 Ca (Z=20) में गठित 115 तत्व के संश्लेषण पर प्रयोगों का अधिक विस्तार से वर्णन करेंगे। ) → 291 115.
एक 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-विघटन के मामले की तुलना में अधिक (लंबी श्रृंखला) होगी- यहां तक ​​कि नाभिक भी। कूलम्ब बाधा को पार करने के लिए, 48 Ca आयनों में ऊर्जा E> 236 MeV होनी चाहिए। दूसरी ओर, यदि यह शर्त पूरी होती है, यदि बीम ऊर्जा E=248 MeV तक सीमित है, तो 291 115 नाभिक यौगिक 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 परमाणु इसे पारित करने और डिटेक्टर में प्रवेश करने के लिए ट्यून किए गए विभाजक से गुजरेगा। आगे की घटनाएँ विकसित होती हैं जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है। ललाट डिटेक्टर में रीकॉइल कोर रुकने के बाद 80 माइक्रोसेकंड, डेटा अधिग्रहण प्रणाली को इसके आगमन समय, ऊर्जा और निर्देशांक (इसमें पट्टी संख्या और स्थिति) के बारे में संकेत प्राप्त होते हैं। ध्यान दें कि इस जानकारी में "TOF" (विभाजक से आया) चिह्न है। यदि 10 सेकंड के भीतर 9.8 MeV से अधिक की ऊर्जा वाला दूसरा सिग्नल डिटेक्टर सतह पर उसी स्थान से "TOF" (यानी, प्रत्यारोपित परमाणु के क्षय से) के संकेत के बिना आता है, तो बीम बंद हो जाती है और आगे के सभी क्षय पृष्ठभूमि की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति की शर्तों के तहत दर्ज किए गए हैं। जैसा कि चित्र 6 के ऊपरी ग्राफ में देखा जा सकता है, पहले दो संकेतों के पीछे - रिकॉइल न्यूक्लियस और पहले अल्फा कण से - लगभग 20 एस के समय के लिए। बीम बंद होने के बाद, 4 अन्य संकेतों का पालन किया गया, जिनमें से स्थिति, ± 0.5 मिमी की सटीकता के साथ, पिछले संकेतों के साथ मेल खाती है। अगले 2.5 घंटे तक डिटेक्टर चुप रहा। उसी पट्टी में और उसी स्थिति में स्वतःस्फूर्त विखंडन केवल अगले दिन, 28.7 घंटे बाद, 206 MeV की कुल ऊर्जा के साथ विखंडन टुकड़ों से दो संकेतों के रूप में दर्ज किया गया था।
ऐसी जंजीरों का तीन बार पंजीकरण किया गया। उन सभी का एक ही रूप है (रेडियोधर्मी परिवार में नाभिक की 6 पीढ़ियां) 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 है, 288 के द्रव्यमान के साथ 115 वें तत्व के समस्थानिक के क्षय को संदर्भित करता है, जो कि यौगिक के 3 न्यूट्रॉन के नाभिक द्वारा वाष्पित होने के बाद बनता है, तो 48Ca की ऊर्जा में वृद्धि के साथ आयन बीम केवल 5 MeV द्वारा, इसे 5-6 गुना कम करना चाहिए। वास्तव में, E = 253 MeV पर प्रभाव अनुपस्थित था। लेकिन चार अल्फा कणों (हम मानते हैं कि उनमें से 5 भी थे, लेकिन अंतिम अल्फा कण खुली खिड़की से बाहर उड़ गए) से युक्त एक और, छोटी, क्षय की श्रृंखला यहां देखी गई थी, केवल 0.4 एस की अवधि के साथ। स्वतः विखंडन के साथ - 1.5 घंटे के बाद क्षय की एक नई श्रृंखला समाप्त हो गई। जाहिर है, यह एक और नाभिक का क्षय है, जिसमें 287 के द्रव्यमान के साथ 115 वें तत्व के पड़ोसी समस्थानिक की उच्च संभावना है, जो 4 न्यूट्रॉन के उत्सर्जन के साथ संलयन प्रतिक्रिया में बनता है। विषम-विषम समस्थानिक Z=115, N=173 के क्रमिक क्षय की श्रृंखला को चित्र 6 के निचले ग्राफ में दिखाया गया है, जहां विभिन्न संख्या में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के साथ सुपरहैवी न्यूक्लाइड की गणना की गई अर्ध-आयु को रूप में दिखाया गया है एक समोच्च मानचित्र का। यह जर्मन प्रयोगशाला - GSI (डार्मस्टाड) और फिर जापानी में - RIKEN में प्रतिक्रिया 209 Bi + 64 Ni में संश्लेषित न्यूट्रॉन की संख्या N = 161 के साथ 111 वें तत्व के एक और, हल्के विषम-विषम समस्थानिक के क्षय को भी दर्शाता है। (टोक्यो)।

चित्र 6
प्रतिक्रिया 48 Ca + 243 At में तत्व 115 के संश्लेषण पर प्रयोग।
ऊपरी आंकड़ा एक रिकॉइल न्यूक्लियस (R) के डिटेक्टर में आरोपण के बाद संकेतों के प्रकट होने के समय को दर्शाता है। अल्फा कणों के पंजीकरण से संकेत लाल रंग में चिह्नित होते हैं, सहज विखंडन से संकेत हरे रंग में चिह्नित होते हैं। एक उदाहरण के रूप में, तीन घटनाओं में से एक के लिए, क्षय श्रृंखला R से सभी 7 संकेतों के स्थितीय निर्देशांक (मिमी में) →α 1 → α 2 → α 3 → α 4 → α 5 → SF स्ट्रिप नंबर 4 में दर्ज किया गया। निचला आंकड़ा Z=111, N=161 और Z=115, N=173 के साथ नाभिक की क्षय श्रृंखलाओं को दर्शाता है। विभिन्न अर्ध-जीवन (अस्पष्टता की विभिन्न डिग्री) के साथ नाभिक के क्षेत्रों को चित्रित करने वाली समोच्च रेखाएं सूक्ष्म सिद्धांत की भविष्यवाणियां हैं।

सबसे पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दोनों मामलों में नाभिक का आधा जीवन सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के साथ अच्छा समझौता है। इस तथ्य के बावजूद कि आइसोटोप 288 115 न्यूट्रॉन शेल एन = 184 से 11 न्यूट्रॉन दूर है, तत्वों के आइसोटोप 115 और 113 का अपेक्षाकृत लंबा जीवनकाल है (क्रमशः टी 1/2 ~ 0.1 एस और 0.5 एस)।
पांच अल्फा क्षय के बाद, तत्व का आइसोटोप 105 बनता है - डबनियम (डीबी) एन = 163 के साथ, जिसकी स्थिरता एक और बंद खोल एन = 162 द्वारा निर्धारित की जाती है। इस खोल की ताकत दो डीबी समस्थानिकों के आधे जीवन में केवल 8 न्यूट्रॉन द्वारा एक दूसरे से भिन्न होने वाले बड़े अंतर से प्रदर्शित होती है। हम एक बार फिर ध्यान दें कि एक संरचना (परमाणु गोले) की अनुपस्थिति में, 105÷115 तत्वों के सभी समस्थानिकों को ~ 10 -19 s के समय में सहज विखंडन का अनुभव करना होगा।

(रासायनिक अनुभव)

ऊपर वर्णित उदाहरण में, लंबे समय तक रहने वाले आइसोटोप 268 डीबी के गुण, जो 115 वें तत्व की क्षय श्रृंखला को बंद कर देते हैं, स्वतंत्र रुचि के हैं।
आवर्त नियम के अनुसार 105वां तत्व पांचवीं पंक्ति में है। यह, जैसा कि चित्र 7 में देखा जा सकता है, नाइओबियम (Nb) और टैंटलम (Ta) का एक रासायनिक समरूप है और सभी हल्के तत्वों से रासायनिक गुणों में भिन्न है - एक्टिनाइड्स (Z = 90 103) तालिका में एक अलग समूह का प्रतिनिधित्व करते हैं डी.आई. मेंडेलीव। लंबे आधे जीवन के कारण, 105 वें तत्व के इस समस्थानिक को सभी प्रतिक्रिया उत्पादों से अलग किया जा सकता है रेडियोरासायनिक विधिइसके क्षय के बाद के माप के साथ - सहज विखंडन। यह प्रयोग अंतिम नाभिक (Z = 105) की परमाणु संख्या और 115वें तत्व के क्रमिक अल्फा क्षय में बनने वाले सभी न्यूक्लाइड की एक स्वतंत्र पहचान देता है।
एक रासायनिक प्रयोग में, रिकॉइल सेपरेटर का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं होती है। प्रतिक्रिया उत्पादों को उनके परमाणु क्रमांक के अनुसार उनके रासायनिक गुणों में अंतर के आधार पर अलग किया जाता है। इसलिए, यहाँ एक अधिक सरल विधि का उपयोग किया गया था। लक्ष्य से भागने वाले प्रतिक्रिया उत्पादों को उनके आंदोलन के मार्ग में स्थित तांबे के कलेक्टर में 3-4 माइक्रोन की गहराई तक ले जाया गया। 20-30 घंटे के विकिरण के बाद, संग्रह भंग कर दिया गया था। ट्रांसएक्टिनाइड्स का एक अंश समाधान से अलग किया गया था - तत्व Z> 104 - इस अंश से, फिर 5 वीं पंक्ति 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 सेमीकंडक्टर डिटेक्टरों के बीच रखा गया, जिन्होंने सहज विखंडन के दोनों टुकड़ों को पंजीकृत किया। पूरी असेंबली को बदले में न्यूट्रॉन डिटेक्टर में रखा गया था, जिसने परमाणु विखंडन डीबी के दौरान टुकड़ों द्वारा उत्सर्जित न्यूट्रॉन की संख्या निर्धारित की थी।
जून 2004 में, 12 समान प्रयोग किए गए (एस.एन. दिमित्रीव एट अल।), जिसमें डीबी के सहज विखंडन की 15 घटनाएं दर्ज की गईं। स्वतःस्फूर्त विखंडन अंश Db में लगभग 235 MeV की गतिज ऊर्जा होती है; औसतन, प्रत्येक विखंडन घटना के लिए लगभग 4 न्यूट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। इस तरह की विशेषताएं पर्याप्त रूप से भारी नाभिक के सहज विखंडन में निहित हैं। याद रखें कि 238 U के लिए ये मान क्रमशः 170 MeV और 2 न्यूट्रॉन हैं।
रासायनिक प्रयोग भौतिक प्रयोग के परिणामों की पुष्टि करता है: प्रतिक्रिया में गठित 115 वें तत्व के नाभिक 243 Am + 48 Ca लगातार पांच अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप: Z = 115 → 113 → 111 → 109 → 107 → 105 वास्तव में सीसा परमाणु संख्या 105 के साथ एक लंबे समय तक रहने वाले अनायास विखंडनीय नाभिक के गठन के लिए। इन प्रयोगों में, 115 वें तत्व के अल्फा क्षय के एक बेटी उत्पाद के रूप में, परमाणु संख्या 113 के साथ एक अन्य पूर्व अज्ञात तत्व को भी संश्लेषित किया गया था।

चित्र 7
115वें तत्व के रेडियोधर्मी गुणों के अध्ययन पर भौतिक और रासायनिक प्रयोग।
प्रतिक्रिया में 48 Ca + 243 At, एक भौतिक सेटअप का उपयोग करते हुए, यह दिखाया गया था कि लगातार पांच
आइसोटोप 288 115 के अल्फा क्षय 105 वें तत्व - 268 डीबी के लंबे समय तक रहने वाले आइसोटोप की ओर ले जाते हैं, जो
अनायास ही दो टुकड़ों में बंट जाता है। एक रासायनिक प्रयोग में, यह निर्धारित किया गया था कि परमाणु क्रमांक 105 वाला एक नाभिक सहज विखंडन का अनुभव करता है।

6. बड़ी तस्वीर और भविष्य

संभावनाओं

अब कार्य नए तत्वों की परमाणु और परमाणु संरचना का अधिक विस्तार से अध्ययन करना है, जो मुख्य रूप से वांछित प्रतिक्रिया उत्पादों की कम उपज के कारण बहुत ही समस्याग्रस्त है। अतिभारी तत्वों के परमाणुओं की संख्या बढ़ाने के लिए, 48 Ca आयन बीम की तीव्रता को बढ़ाना और भौतिक विधियों की दक्षता में वृद्धि करना आवश्यक है। आने वाले वर्षों के लिए नियोजित भारी आयन त्वरक का आधुनिकीकरण, त्वरक प्रौद्योगिकी में सभी नवीनतम उपलब्धियों का उपयोग करते हुए, हमें आयन बीम की तीव्रता को लगभग 5 गुना बढ़ाने की अनुमति देगा। दूसरे भाग के समाधान के लिए प्रयोगों की सेटिंग में मूलभूत परिवर्तन की आवश्यकता है; यह 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 नक्शा।
विभिन्न संलयन प्रतिक्रियाओं (आकृति में दिखाया गया) के अनुरूप अंडाकारों के अंदर नाभिक के लिए, उत्सर्जित अल्फा कणों का आधा जीवन और ऊर्जा (पीले वर्ग) दिखाए जाते हैं। नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा के लिए परमाणु गोले के प्रभाव के योगदान के अनुसार डेटा को अलग करने वाले क्षेत्र के समोच्च मानचित्र पर प्रस्तुत किया जाता है। परमाणु संरचना के अभाव में पूरा मैदान सफेद हो जाएगा। जैसे-जैसे यह काला होता जाता है, गोले का प्रभाव बढ़ता जाता है। दो आसन्न बैंड केवल 1 MeV से भिन्न होते हैं। हालांकि, यह स्वतःस्फूर्त विखंडन के संबंध में नाभिक की स्थिरता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने के लिए पर्याप्त है, जिसके परिणामस्वरूप प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की "जादू" संख्या के पास स्थित न्यूक्लाइड मुख्य रूप से अल्फा क्षय का अनुभव करते हैं। दूसरी ओर, 110वें और 112वें तत्वों के समस्थानिकों में, 8 परमाणु इकाइयों द्वारा न्यूट्रॉन की संख्या में वृद्धि से नाभिक के अल्फा क्षय की अवधि में 10 5 गुना से अधिक की वृद्धि होती है।

ऑपरेटिंग इंस्टॉलेशन के संचालन का सिद्धांत - रिकॉइल नाभिक का एक गतिज विभाजक (चित्र 5) विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाओं की गतिज विशेषताओं में अंतर पर आधारित है। लक्ष्य नाभिक के संलयन प्रतिक्रिया उत्पाद और हमारे लिए रुचि के 48 Ca लक्ष्य से आगे की दिशा में, लगभग 40 MeV की गतिज ऊर्जा के साथ एक संकीर्ण कोणीय शंकु ± 3 0 में उड़ते हैं। इन मापदंडों को ध्यान में रखते हुए रिकॉइल नाभिक के प्रक्षेपवक्र को सीमित करके, हम आयन बीम से लगभग पूरी तरह से अलग हो जाते हैं, प्रतिक्रिया उप-उत्पादों की पृष्ठभूमि को 10 4 10 6 बार दबाते हैं, और डिटेक्टर को नए तत्वों के परमाणुओं को वितरित करते हैं 1 माइक्रोसेकंड में लगभग 40% की दक्षता। दूसरे शब्दों में, प्रतिक्रिया उत्पादों का पृथक्करण "मक्खी पर" होता है।

चित्र 8 माशा स्थापना
ऊपरी आंकड़ा विभाजक आरेख और इसके संचालन के सिद्धांत को दर्शाता है। लक्ष्य परत से उत्सर्जित रिकॉइल नाभिक ग्रेफाइट संग्राहक में कई माइक्रोमीटर की गहराई पर रुक जाता है। कलेक्टर के उच्च तापमान के कारण, वे आयन स्रोत के कक्ष में फैल जाते हैं, प्लाज्मा से निकाले जाते हैं, विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित होते हैं, और डिटेक्टर की दिशा में चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा द्रव्यमान द्वारा विश्लेषण किया जाता है। इस डिजाइन में, परमाणु का द्रव्यमान 1/3000 की सटीकता के साथ निर्धारित किया जा सकता है। नीचे दिया गया आंकड़ा स्थापना का एक सामान्य दृश्य दिखाता है।

लेकिन स्थापना की उच्च चयनात्मकता प्राप्त करने के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि गतिज मापदंडों को "स्मियर न करें" - प्रस्थान के कोण और रिकॉइल नाभिक की ऊर्जा को संरक्षित किया जाए। इस वजह से, 0.3 माइक्रोमीटर से अधिक की मोटाई के साथ लक्ष्य परतों का उपयोग करना आवश्यक है - किसी दिए गए द्रव्यमान के साथ एक सुपरहैवी न्यूक्लियस की प्रभावी उपज प्राप्त करने के लिए आवश्यक से लगभग तीन गुना कम, या जब यह 5-6 गुना कम हो। द्रव्यमान से सटे किसी दिए गए तत्व के दो समस्थानिकों के संश्लेषण में आता है। इसके अलावा, एक अतिभारी तत्व के समस्थानिकों की द्रव्यमान संख्या पर डेटा प्राप्त करने के लिए, प्रयोगों की एक लंबी और श्रमसाध्य श्रृंखला को अंजाम देना आवश्यक है - 48Ca आयन बीम की विभिन्न ऊर्जाओं पर माप को दोहराने के लिए।
उसी समय, हमारे प्रयोगों के अनुसार, अतिभारी तत्वों के संश्लेषित परमाणुओं का आधा जीवन होता है जो कि 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 स्थापना के संचालन के सिद्धांत को बदलना और प्रतिक्रिया उत्पादों को कई चरणों में अलग करना संभव है।
नई स्थापना की योजना चित्र 9 में दिखाई गई 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 आयनित होकर चार्ज q = 1 + हो जाते हैं, एक द्वारा स्रोत से बाहर खींच लिया जाता है विद्युत क्षेत्र, एक विशेष प्रोफ़ाइल के चुंबकीय क्षेत्रों में द्रव्यमान द्वारा अलग किया जाता है, और अंत में, फोकल विमान में स्थित डिटेक्टरों द्वारा पंजीकृत (क्षय प्रकार के अनुसार) होते हैं। तापमान की स्थिति और पृथक परमाणुओं के भौतिक-रासायनिक गुणों के आधार पर, पूरी प्रक्रिया, अनुमानों के अनुसार, एक सेकंड के दसवें से कई सेकंड तक ले सकती है। गतिज विभाजक को गति प्रदान करते हुए, नई इकाई MASHA है (पूरा नाम का संक्षिप्त नाम सुपर हेवी परमाणुओं का मास एनालाइजर) - काम की दक्षता में लगभग 10 गुना वृद्धि करेगा और क्षय गुणों के साथ, अतिभारी नाभिक के द्रव्यमान का प्रत्यक्ष माप देगा।
मास्को क्षेत्र के राज्यपाल द्वारा आवंटित अनुदान के लिए धन्यवाद बी.वी. इस स्थापना को बनाने के लिए ग्रोमोव, इसे थोड़े समय में डिजाइन और निर्मित किया गया था - 2 वर्षों में, परीक्षण किया गया और संचालन के लिए तैयार किया गया। त्वरक के पुनर्निर्माण के बाद, MASHA स्थापना के साथ। हम अपने शोध को नए न्यूक्लाइड्स के गुणों में महत्वपूर्ण रूप से विस्तारित करेंगे और भारी तत्वों के क्षेत्र में आगे जाने का प्रयास करेंगे।

(प्रकृति में अतिभारी तत्वों की खोज)

अतिभारी तत्वों की समस्या का दूसरा पक्ष लंबे समय तक रहने वाले न्यूक्लाइड के उत्पादन से संबंधित है। ऊपर वर्णित प्रयोगों में, हम केवल "द्वीप" के किनारे पर पहुंचे, एक तेज वृद्धि हुई, लेकिन अभी भी इसके शीर्ष से बहुत दूर हैं, जहां नाभिक हजारों और शायद लाखों वर्षों तक रह सकते हैं। एन = 184 शेल तक पहुंचने के लिए हमारे पास संश्लेषित नाभिक में पर्याप्त न्यूट्रॉन नहीं हैं। आज, यह अप्राप्य है - ऐसी कोई प्रतिक्रिया नहीं है जो ऐसे न्यूट्रॉन युक्त न्यूक्लाइड प्राप्त करना संभव बनाती है। शायद, दूर के भविष्य में, भौतिक विज्ञानी 48 Ca नाभिक से अधिक न्यूट्रॉन की संख्या के साथ, रेडियोधर्मी आयनों के तीव्र बीम का उपयोग करने में सक्षम होंगे। इस तरह की परियोजनाओं पर अब तक व्यापक रूप से चर्चा की जा रही है, ऐसे त्वरक दिग्गजों के निर्माण के लिए आवश्यक लागतों को छुए बिना।

हालाँकि, आप इस समस्या को दूसरी तरफ से देखने का प्रयास कर सकते हैं।

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

चित्र 10
तत्व 108 के क्षय के दौरान नाभिक के स्वतःस्फूर्त विखंडन से न्यूट्रॉन फ्लैश के पंजीकरण के लिए संस्थापन। (मोदान, फ्रांस में भूमिगत प्रयोगशाला)

तब धात्विक आज़मियम के एक नमूने में बहुत कम मात्रा में तत्व Eka(Os) हो सकता है। ऑस्मियम में Eka(Os) की उपस्थिति इसके रेडियोधर्मी क्षय से निर्धारित की जा सकती है। शायद एक अतिभारी लंबा-जिगर सहज विखंडन का अनुभव करेगा, या सहज विखंडन पिछले अल्फा या बीटा क्षय (एक प्रकार का रेडियोधर्मी परिवर्तन जिसमें नाभिक के न्यूट्रॉन में से एक प्रोटॉन में बदल जाता है) के बाद एक हल्का और कम उम्र की बेटी का अनुभव होगा। या पोती नाभिक। इसलिए, पहले चरण में, एक ऑस्मियम नमूने के सहज विखंडन की दुर्लभ घटनाओं को दर्ज करने के लिए एक प्रयोग स्थापित करना संभव है। ऐसा प्रयोग तैयार किया जा रहा है। मापन इस साल के अंत में शुरू होगा और 1-1.5 साल तक चलेगा। एक अतिभारी नाभिक के क्षय को एक न्यूट्रॉन फ्लैश द्वारा स्वतःस्फूर्त विखंडन के साथ पंजीकृत किया जाएगा। कॉस्मिक किरणों द्वारा उत्पन्न न्यूट्रॉन की पृष्ठभूमि से सुविधा की रक्षा के लिए, मापन एक भूमिगत प्रयोगशाला में किया जाएगा जो आल्प्स के नीचे स्थित सुरंग के बीच में फ्रांस को इटली से जोड़ने वाली 4000 मीटर पानी की गहराई पर स्थित है। समकक्ष परत।
यदि माप के 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 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 ... टी 1/2 के स्तर पर लंबे जिगर के आधे जीवन पर कोई प्रभाव ऊपरी सीमा नहीं देगा। ≤ 3× 10 7 साल का। 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 के द्वीप पर अतिभारी तत्व नाभिक की स्थिरता के सैद्धांतिक और प्रायोगिक अध्ययन ने सोवियत भौतिकविदों को अब तक इस्तेमाल की गई विधियों को संशोधित करने का एक कारण दिया। भारी ट्रांसयूरेनियम के उत्पादन के तरीके. दुबना में, उन्होंने नए रास्ते जाने और लक्ष्य के रूप में लेने का फैसला किया प्रमुखतथा विस्मुट. नाभिक, समग्र रूप से परमाणु की तरह होता है खोल संरचना. परमाणु नाभिक जिसमें 2-8-20-28-50-82-114-126-164 प्रोटॉन होते हैं (अर्थात ऐसे क्रमांक वाले परमाणुओं के नाभिक) और 2-8-20-28-50-82-126- 184-196- 228-272-318 न्यूट्रॉन अपने गोले की पूरी संरचना के कारण। केवल हाल ही में इन विचारों की पुष्टि कंप्यूटर गणनाओं द्वारा की गई है। अंतरिक्ष में कुछ तत्वों की प्रचुरता का अध्ययन करते समय, इस तरह की असामान्य स्थिरता ने सबसे पहले ध्यान आकर्षित किया। आइसोटोप, जिनमें ये परमाणु संख्याएँ होती हैं, जादू कहलाते हैं। बिस्मथ आइसोटोप 209 बीआई, जिसमें 126 न्यूट्रॉन हैं, एक ऐसा जादुई न्यूक्लाइड है। इसमें आइसोटोप भी शामिल है। ऑक्सीजन, कैल्शियम, टिन. वे दो बार जादू कर रहे हैं: हीलियम के लिए - आइसोटोप 4 हे (2 प्रोटॉन, 2 न्यूट्रॉन), कैल्शियम के लिए - 48 सीए (20 प्रोटॉन, 28 न्यूट्रॉन), सीसा के लिए - 208 पीबी (82 प्रोटॉन, 126 न्यूट्रॉन)। वे कोर की एक बहुत ही विशेष ताकत से प्रतिष्ठित हैं। एक नए प्रकार के आयन स्रोतों और अधिक शक्तिशाली भारी आयन त्वरक का उपयोग करना - यू -200 और यू -300 इकाइयों को डबना में जोड़ा गया, जीएन फ्लेरोव और यू। टी। ओगनेसियन का समूह जल्द ही शुरू हो गया। भारी आयन प्रवाहअसाधारण ऊर्जा के साथ। परमाणु संलयन प्राप्त करने के लिए, सोवियत भौतिकविदों ने सीसा और बिस्मथ से बने लक्ष्य पर 280 MeV क्रोमियम आयन दागे। क्या हो सकता है? 1974 की शुरुआत में, दुबना में परमाणु वैज्ञानिकों ने इस तरह की बमबारी के दौरान 50 मामले दर्ज किए, जो दर्शाता है 106वें तत्व का निर्माण, जो, हालांकि, 10 -2 एस के बाद क्षय हो जाता है। ये 50 परमाणु नाभिक योजना के अनुसार बनाए गए थे: 208 पंजाब + 51 करोड़ = 259 X थोड़ी देर बाद, लॉरेंस बर्कले प्रयोगशाला में घियोर्सो और सीबॉर्ग ने बताया कि उन्होंने एक नए आइसोटोप को संश्लेषित किया था, 106 वें, सुपर-एचआईएलएसी तंत्र में ऑक्सीजन आयनों के साथ कैलिफ़ोर्निया-249 पर बमबारी करके 263 की द्रव्यमान संख्या वाला एक तत्व। नए तत्व का नाम क्या होगा?पिछली असहमति को अलग रखते हुए, वैज्ञानिक प्रतिस्पर्धा में प्रतिस्पर्धा करने वाले बर्कले और दुबना के दो समूह इस बार आम सहमति पर आए। नामों के बारे में बात करना जल्दबाजी होगी, होवनिस्यान ने कहा। और घियोरसो ने कहा कि 106वें तत्व के नाम पर किसी भी प्रस्ताव से तब तक परहेज करने का निर्णय लिया गया जब तक कि स्थिति स्पष्ट नहीं हो जाती। 1976 के अंत तक, परमाणु प्रतिक्रियाओं की डबना प्रयोगशाला ने 107वें तत्व के संश्लेषण पर प्रयोगों की एक श्रृंखला पूरी की; डबना "कीमियागर" के लिए शुरुआती पदार्थ के रूप में कार्य किया मैजिकल"बिस्मथ-209। जब 290 MeV की ऊर्जा के साथ क्रोमियम आयनों के साथ बमबारी की गई, तो यह एक आइसोटोप में बदल गया 107 -वें तत्व: 209 बीआई + 54 करोड़ = 261 एक्स + 2 एन 107वां तत्व 0.002 सेकेंड के आधे जीवन के साथ स्वतः ही क्षय हो जाता है और इसके अलावा, अल्फा कणों का उत्सर्जन करता है। 106वें और 107वें तत्वों के लिए मिले 0.01 और 0.002 s के अर्ध-जीवन ने हमें सावधान कर दिया। आखिरकार, वे कंप्यूटर गणना की भविष्यवाणी की तुलना में बड़े परिमाण के कई आदेश निकले। शायद 107 वां तत्व पहले से ही प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की बाद की जादुई संख्या की निकटता से प्रभावित था - 114, जो स्थिरता बढ़ाता है? यदि ऐसा है, तो तत्व 107 के लंबे समय तक रहने वाले समस्थानिक प्राप्त करने की आशा थी, उदाहरण के लिए, गोलाबारी द्वारा बर्कीलियमनियॉन आयन। गणना से पता चला है कि इस प्रतिक्रिया से बनने वाले न्यूट्रॉन-समृद्ध समस्थानिक का आधा जीवन 1 s से अधिक होना चाहिए। इससे हम 107वें तत्व के रासायनिक गुणों का अध्ययन कर सकेंगे - एकरिया. पहले ट्रांसयूरेनियम के सबसे लंबे समय तक रहने वाले आइसोटोप, तत्व 93, नेप्च्यूनियम -237, का आधा जीवन 2,100,000 वर्ष है; 100वें तत्व का सबसे स्थिर समस्थानिक - फर्मियम-257 - केवल 97 दिन। 104वें तत्व से शुरू आधा जीवनएक सेकंड के केवल अंश हैं। इसलिए, इन तत्वों की खोज की बिल्कुल भी उम्मीद नहीं थी। आगे के शोध की आवश्यकता क्यों है? ट्रांसयूरानिक्स के प्रमुख अमेरिकी विशेषज्ञ अल्बर्ट घियोर्सो ने एक बार इस संबंध में कहा था: " आगे के तत्वों की खोज जारी रखने का कारण केवल मानवीय जिज्ञासा की संतुष्टि है - गली में अगले मोड़ के आसपास क्या होता है?हालांकि, यह, निश्चित रूप से, केवल एक वैज्ञानिक जिज्ञासा नहीं है।घियोरसो ने फिर भी यह स्पष्ट कर दिया कि इस तरह के मौलिक शोध को जारी रखना कितना महत्वपूर्ण है। 1960 के दशक में, जादू परमाणु संख्या के सिद्धांत ने अधिक से अधिक महत्व प्राप्त किया। "अस्थिरता के समुद्र" में वैज्ञानिक एक बचत खोजने की पूरी कोशिश कर रहे थे " सापेक्ष स्थिरता का द्वीप", जिस पर परमाणु के शोधकर्ता का पैर मजबूती से टिका हो। हालांकि यह द्वीप अभी तक खोजा नहीं जा सका है, इसके "निर्देशांक" ज्ञात हैं: तत्व 114, बाहर निकालना, स्थिरता के एक बड़े क्षेत्र का केंद्र माना जाता है। तत्व 114 का 298 समस्थानिक लंबे समय से वैज्ञानिक विवाद का विषय रहा है, क्योंकि 114 प्रोटॉन और 184 न्यूट्रॉन के साथ, यह उन दोगुने जादुई परमाणु नाभिकों में से एक है जिसकी भविष्यवाणी की गई थी। लेकिन लंबी उम्र का क्या मतलब है? प्रारंभिक गणना से पता चलता है कि 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" की निकटता द्वारा समझाया गया है। स्थिरता के अगले द्वीप, तत्व 164 के लिए बहुत उत्साहजनक आधे जीवन की भविष्यवाणी की गई है, भगाना. 482 की द्रव्यमान संख्या के साथ 164 वें तत्व का समस्थानिक भी दोगुना जादू है: इसका नाभिक 164 प्रोटॉन और 318 न्यूट्रॉन द्वारा बनता है। विज्ञान रुचि रखता है और न्यायसंगत है जादुई अतिभारी तत्व, जैसे तत्व 110 का 294 समस्थानिक या तत्व 126 का 310 समस्थानिक, प्रत्येक में 184 न्यूट्रॉन होते हैं। यह आश्चर्यजनक है कि कैसे शोधकर्ता इन काल्पनिक तत्वों को काफी गंभीरता से जोड़ते हैं, जैसे कि वे पहले से मौजूद हैं। कंप्यूटर से अधिक से अधिक नए डेटा निकाले जा रहे हैं, और अब यह निश्चित रूप से ज्ञात है कि क्या गुण - परमाणु, क्रिस्टलोग्राफिक और रासायनिक - ये अतिभारी तत्व होने चाहिए. विशिष्ट साहित्य में उन तत्वों के लिए सटीक डेटा जमा हो रहा है जिन्हें लोग 50 वर्षों में खोज सकते हैं। वर्तमान में परमाणु वैज्ञानिक खोजों की प्रत्याशा में अस्थिरता के समुद्र की यात्रा कर रहे हैं। उनके पीछे ठोस जमीन थी: प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले रेडियोधर्मी तत्वों का एक प्रायद्वीप, जो थोरियम और यूरेनियम की पहाड़ियों से चिह्नित है, और अन्य सभी तत्वों और शिखरों के साथ एक दूरगामी ठोस जमीन है। सीसा, टिनतथा कैल्शियम. बहादुर नाविक लंबे समय से ऊंचे समुद्रों पर रहे हैं। एक अप्रत्याशित जगह में, उन्हें एक उथला मिला: खुले 106 और 107 तत्व अपेक्षा से अधिक स्थिर हैं। हाल के वर्षों में, हम लंबे समय से अस्थिरता के समुद्र पर नौकायन कर रहे हैं, जीएन फ्लेरोव का तर्क है, और अचानक, आखिरी क्षण में, हमने अपने पैरों के नीचे की जमीन को महसूस किया। यादृच्छिक पानी के नीचे की चट्टान? या स्थिरता के लंबे समय से प्रतीक्षित द्वीप का सैंडबैंक? यदि दूसरा सही है, तो हमारे पास बनाने का एक वास्तविक अवसर है स्थिर अतिभारी तत्वों की नई आवर्त प्रणालीअद्भुत गुणों के साथ। क्रमांक 114, 126, 164 के पास स्थिर तत्वों की परिकल्पना ज्ञात होने के बाद, दुनिया भर के शोधकर्ताओं ने इन पर जोर दिया " बहुत भारी"परमाणु। उनमें से कुछ, माना जाता है कि लंबे आधे जीवन के साथ, पृथ्वी पर या अंतरिक्ष में कम से कम निशान के रूप में पाए जाने की उम्मीद है। आखिरकार, जब हमारा सौर मंडल पैदा हुआ, तो ये तत्व भी अस्तित्व में थे, अन्य सभी की तरह। अतिभारी तत्वों के निशान- इससे क्या समझा जाना चाहिए? एक बड़े द्रव्यमान और ऊर्जा के साथ दो परमाणु टुकड़ों में अनायास विखंडन करने की उनकी क्षमता के परिणामस्वरूप, इन ट्रांससुरों को आस-पास के मामले में विनाश के अलग-अलग निशान छोड़ देने चाहिए थे। इसी तरह के निशान खनिजों में एक माइक्रोस्कोप के तहत खोदे जाने के बाद देखे जा सकते हैं। विनाश के निशान की इस पद्धति की मदद से अब लंबे समय से मृत तत्वों के अस्तित्व का पता लगाना संभव है। बचे हुए निशानों की चौड़ाई से, कोई भी तत्व की क्रमिक संख्या का अनुमान लगा सकता है - ट्रैक की चौड़ाई परमाणु आवेश के वर्ग के समानुपाती होती है। "जीवित" अभी भी अतिभारी तत्वों को भी प्रकट करने की उम्मीद है, इस तथ्य के आधार पर कि वे बार-बार न्यूट्रॉन उत्सर्जित करते हैं। विखंडन की स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया के दौरान, ये तत्व 10 न्यूट्रॉन तक उत्सर्जित करते हैं। महासागर की गहराई से, साथ ही ध्रुवीय समुद्रों के हिमनदों के पिघलने के बाद पानी में भी अत्यधिक भारी तत्वों के निशान खोजे गए। अब तक कोई फायदा नहीं हुआ। जी.एन. फ्लेरोव और उनके सहयोगियों ने 14वीं सदी के एक प्राचीन शोकेस, 19वीं सदी के लीडेन जार और 18वीं सदी के लेड क्रिस्टल से बने फूलदान के शीशे की जांच की। सबसे पहले, सहज विखंडन के कई निशान इंगित करते हैं बाहर निकालना- 114 वाँ तत्व। हालांकि, जब डबना वैज्ञानिकों ने सोवियत संघ में सबसे गहरी नमक खदान में अत्यधिक संवेदनशील न्यूट्रॉन डिटेक्टर के साथ अपने माप को दोहराया, तो उन्हें सकारात्मक परिणाम नहीं मिला। ब्रह्मांडीय विकिरण, जो, जाहिरा तौर पर, देखे गए प्रभाव का कारण बना, इतनी गहराई तक प्रवेश नहीं कर सका। 1977 में, प्रोफेसर फ्लेरोव ने सुझाव दिया कि उन्होंने अंततः खोज की थी " नए ट्रांसयूरेनियम सिग्नल"कैस्पियन सागर में चेलेकेन प्रायद्वीप के गहरे तापीय जल का अध्ययन करते समय। हालांकि, 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 तब प्राप्त किया गया था जब थर्मल पानी से अज्ञात ट्रांसयूरेनियम से भरे आयन एक्सचेंजर के साथ काम कर रहे थे। फ्लेरोव ने वर्तमान तत्व के आधे जीवन का अनुमान लगाया, जिसे वह अभी तक अलग नहीं कर पाया था, अरबों वर्ष। अन्य शोधकर्ता अन्य दिशाओं में गए हैं। ब्रिस्टल विश्वविद्यालय में प्रोफेसर फाउलर और उनके सहयोगियों ने ऊंचाई पर गुब्बारों के साथ प्रयोग किए। छोटी मात्रा में नाभिक के डिटेक्टरों की मदद से, 92 से अधिक परमाणु शुल्क वाले कई क्षेत्रों का पता चला था।ब्रिटिश शोधकर्ताओं का मानना ​​​​था कि निशानों में से एक 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 प्रवेश करते हैं? अब तक, कई सिद्धांत सामने रखे गए हैं। उनके अनुसार, भारी परमाणु सुपरनोवा विस्फोट या अन्य खगोलीय प्रक्रियाओं से उत्पन्न होकर ब्रह्मांडीय विकिरण या धूल के रूप में पृथ्वी पर पहुंचना चाहिए - लेकिन केवल 1000 - 1,000,000 वर्षों के बाद। इन ब्रह्मांडीय नतीजों को वर्तमान में वायुमंडल और गहरे समुद्र के तलछट दोनों में खोजा जा रहा है। तो, ब्रह्मांडीय विकिरण में अतिभारी तत्व हो 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 लगाए गए थे जो अंतरिक्ष से भारी कणों को अवशोषित करते हैं; ही पाए गए प्रसिद्ध तत्वों के ट्रैक. 1969 में पहली बार चंद्रमा पर उतरने के बाद पृथ्वी पर लाई गई चंद्र धूल को अतिभारी तत्वों की उपस्थिति के लिए भी कम सावधानी से जांचा नहीं गया था। जब 0.025 मिमी तक "दीर्घकालिक" कणों के निशान पाए गए, तो कुछ शोधकर्ताओं ने माना कि उन्हें 110 - 119 तत्वों के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। इसी तरह के परिणाम उल्कापिंडों के विभिन्न नमूनों में निहित महान गैस क्सीनन की विषम समस्थानिक संरचना के अध्ययन से प्राप्त हुए थे। भौतिकविदों ने राय व्यक्त की कि इस प्रभाव को केवल अतिभारी तत्वों के अस्तित्व से ही समझाया जा सकता है। दुबना में सोवियत वैज्ञानिक, जिन्होंने तीन महीने के अवलोकन के परिणामस्वरूप, 1969 की शरद ऋतु में मैक्सिको में गिरे 20 किलोग्राम एलेंडे उल्कापिंड का विश्लेषण किया, कई सहज विदर का पता लगाने में सक्षम थे। हालाँकि, यह स्थापित होने के बाद कि "प्राकृतिक" प्लूटोनियम-244, जो कभी हमारे सौर मंडल का एक अभिन्न अंग था, पूरी तरह से समान निशान छोड़ता है, व्याख्या अधिक सावधानी से की जाने लगी। डेढ़ शताब्दी पहले, जब दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव ने आवधिक कानून की खोज की थी, केवल 63 तत्व ज्ञात थे। एक तालिका में व्यवस्थित, वे आसानी से अवधियों में विघटित हो गए थे, जिनमें से प्रत्येक सक्रिय क्षार धातुओं के साथ खुलता है और निष्क्रिय महान गैसों के साथ समाप्त होता है (जैसा कि बाद में निकला)। तब से, आवर्त सारणी आकार में लगभग दोगुनी हो गई है, और प्रत्येक विस्तार के साथ, आवर्त नियम की बार-बार पुष्टि की गई है। रुबिडियम पोटेशियम और सोडियम के समान है जैसा कि क्सीनन क्रिप्टन और आर्गन के लिए है, कार्बन के नीचे सिलिकॉन है, जो कई मायनों में इसके समान है ... आज यह ज्ञात है कि ये गुण परमाणु के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या से निर्धारित होते हैं। केंद्रक वे परमाणु के "ऊर्जावान गोले" को एक-एक करके भरते हैं, जैसे दर्शक थिएटर में अपनी पंक्तियों में अपनी सीट लेते हैं: अंतिम पूरे तत्व के रासायनिक गुणों को निर्धारित करेगा। पूरी तरह से भरे हुए अंतिम कोश वाला एक परमाणु (जैसे हीलियम अपने दो इलेक्ट्रॉनों के साथ) निष्क्रिय होगा; एक तत्व जिस पर एक "अतिरिक्त" इलेक्ट्रॉन होता है (जैसे सोडियम) सक्रिय रूप से रासायनिक बंधन बनाएगा। कक्षाओं में ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों की संख्या परमाणु के नाभिक में धनात्मक 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 अलग-अलग संख्या में न्यूट्रॉन हो सकते हैं, उनके पास कोई चार्ज 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 अगर आज ज्ञात तत्वों की सूची 120 के करीब पहुंच रही है, तो नाभिक (न्यूक्लाइड्स) की संख्या 3000 से अधिक हो गई है। उनमें से अधिकांश रेडियोधर्मी क्षय के दौरान "अतिरिक्त" कणों को बाहर निकालते हुए, कुछ समय बाद अस्थिर और क्षय हो जाते हैं। सिद्धांत रूप में और भी अधिक न्यूक्लाइड मौजूद नहीं हो सकते हैं, तुरंत अलग हो जाते हैं। तो स्थिर नाभिक का महाद्वीप न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के अस्थिर संयोजनों के एक पूरे समुद्र को घेर लेता है। अस्थिरता का सागर नाभिक का भाग्य उसमें मौजूद न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या पर निर्भर करता है। नाभिक की संरचना के शेल सिद्धांत के अनुसार, 1950 के दशक में आगे रखा गया, इसमें कणों को उनकी ऊर्जा के स्तर के अनुसार उसी तरह वितरित किया जाता है जैसे इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर घूमते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुछ संख्याएँ पूरी तरह से भरे हुए प्रोटॉन या न्यूट्रॉन के गोले के साथ विशेष रूप से स्थिर विन्यास देती हैं - 2, 8, 20, 28, 50, 82 प्रत्येक, और न्यूट्रॉन के लिए भी 126 कण। इन नंबरों को "जादू" कहा जाता है, और सबसे स्थिर नाभिक में कणों की "दोगुनी जादू" संख्या होती है - उदाहरण के लिए, 82 प्रोटॉन और 126 न्यूट्रॉन लेड में, या हीलियम के एक साधारण परमाणु में दो प्रत्येक, दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है। ब्रम्हांड। पृथ्वी पर पाए जाने वाले तत्वों का सुसंगत "रासायनिक महाद्वीप" सीसा के साथ समाप्त होता है। इसके बाद नाभिकों की एक शृंखला आती है जो हमारे ग्रह की आयु से बहुत कम मौजूद होती है। इसकी आंतों में, उन्हें केवल यूरेनियम और थोरियम जैसी छोटी मात्रा में, या प्लूटोनियम की तरह थोड़ी मात्रा में भी संरक्षित किया जा सकता है। इसे चट्टान से निकालना असंभव है, और न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम लक्ष्य पर बमबारी करके, रिएक्टरों में कृत्रिम रूप से प्लूटोनियम का उत्पादन किया जाता है। सामान्य तौर पर, आधुनिक भौतिक विज्ञानी परमाणुओं के नाभिक के साथ ऐसा व्यवहार करते हैं जैसे कि वे एक डिजाइनर के हिस्से हों, जिससे उन्हें अलग-अलग न्यूट्रॉन, प्रोटॉन या पूरे नाभिक को जोड़ने के लिए मजबूर किया जाता है। यह "अस्थिरता के सागर" के जलडमरूमध्य को पार करके अधिक से अधिक भारी न्यूक्लाइड प्राप्त करना संभव बनाता है। यात्रा का उद्देश्य नाभिक की संरचना के समान खोल सिद्धांत द्वारा सुझाया गया है। यह एक उपयुक्त (और बहुत बड़ी) संख्या में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के साथ अतिभारी तत्वों का क्षेत्र है, पौराणिक "स्थिरता का द्वीप"। गणना कहती है कि कुछ स्थानीय "निवासी" अब माइक्रोसेकंड के अंशों के लिए मौजूद नहीं हो सकते हैं, लेकिन परिमाण के कई आदेशों के लिए लंबे समय तक। "एक निश्चित सन्निकटन में, उन्हें पानी की बूंदों के रूप में माना जा सकता है," रूसी विज्ञान अकादमी के शिक्षाविद यूरी ओगनेसियन ने हमें समझाया। - सीसा तक, गोलाकार और स्थिर नाभिक अनुसरण करते हैं। उनके बाद मध्यम रूप से स्थिर नाभिक का एक प्रायद्वीप होता है - जैसे थोरियम या यूरेनियम - जो अत्यधिक विकृत नाभिक के उथले द्वारा खींच लिया जाता है और एक अस्थिर समुद्र में टूट जाता है ... 114, 116 और उससे आगे की संख्या के साथ गोलाकार नाभिक, अतिभारी और स्थिर तत्वों का नया क्षेत्र।" "स्थिरता के द्वीप" पर कुछ तत्वों का जीवनकाल वर्षों तक और यहां तक ​​कि लाखों वर्षों तक भी रह सकता है। स्थिरता का द्वीप अपने विकृत नाभिक वाले ट्रांसयूरानिक तत्वों को न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम, थोरियम या प्लूटोनियम के लक्ष्य पर बमबारी करके बनाया जा सकता है। त्वरक में बिखरे हुए प्रकाश आयनों के साथ उन पर बमबारी करके, व्यक्ति क्रमिक रूप से कई तत्वों को और भी भारी प्राप्त कर सकता है - लेकिन कुछ बिंदु पर एक सीमा होगी। "अगर हम अलग-अलग प्रतिक्रियाओं पर विचार करते हैं - न्यूट्रॉन के अलावा, आयनों के अलावा - अलग-अलग" जहाजों "के रूप में, तो वे सभी हमें" स्थिरता के द्वीप "में जाने में मदद नहीं करेंगे, यूरी ओगनेसियन जारी रखते हैं। - इसके लिए एक "पोत" और अधिक, और एक अलग डिज़ाइन की आवश्यकता होगी। यूरेनियम से भारी कृत्रिम तत्वों के न्यूट्रॉन युक्त भारी नाभिक को लक्ष्य के रूप में इस्तेमाल करना होगा, और उन्हें कैल्शियम -48 जैसे बड़े, भारी न्यूट्रॉन युक्त आइसोटोप के साथ बमबारी करनी होगी। ऐसे "जहाज" पर काम वैज्ञानिकों की एक बड़ी अंतरराष्ट्रीय टीम के लिए ही संभव था। Elektrokhimpribor संयंत्र के इंजीनियरों और भौतिकविदों ने प्राकृतिक कैल्शियम से अत्यंत दुर्लभ 48 वें आइसोटोप को अलग कर दिया, जो यहां 0.2% से कम की मात्रा में निहित है। यूरेनियम, प्लूटोनियम, एमरिकियम, क्यूरियम, कैलिफ़ोर्निया से लक्ष्य परमाणु रिएक्टरों के दिमित्रोग्राद अनुसंधान संस्थान, लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी में और संयुक्त राज्य अमेरिका में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में तैयार किए गए थे। खैर, परमाणु प्रतिक्रियाओं के फ्लेरोव प्रयोगशाला में संयुक्त परमाणु भौतिकी संस्थान (JINR) में शिक्षाविद ओगेनेसियन द्वारा नए तत्वों के संश्लेषण पर प्रमुख प्रयोग किए गए थे। "दुबना में हमारे त्वरक ने साल में 6-7 हजार घंटे काम किया, कैल्शियम -48 आयनों को प्रकाश की गति के लगभग 0.1 तक तेज कर दिया," वैज्ञानिक बताते हैं। - यह ऊर्जा आवश्यक है ताकि उनमें से कुछ, लक्ष्य को मारते हुए, कूलम्ब प्रतिकर्षण की ताकतों पर काबू पा सकें और इसके परमाणुओं के नाभिक के साथ विलीन हो सकें। उदाहरण के लिए, 92वां तत्व, यूरेनियम, संख्या 112, प्लूटोनियम - 114 और कैलिफ़ोर्नियम - 118 के साथ एक नए तत्व का केंद्रक देगा। "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?" "इस तरह के नाभिक पहले से ही काफी स्थिर होना चाहिए और तुरंत क्षय नहीं होगा, लेकिन क्रमिक रूप से अल्फा कणों, हीलियम नाभिक का उत्सर्जन करेगा। और हम उन्हें पंजीकृत करने में पूरी तरह सक्षम हैं, ”होवननिस्यान जारी है। एक अतिभारी नाभिक एक अल्फा कण को ​​बाहर निकाल देगा, एक तत्व में दो परमाणु संख्या हल्का हो जाएगा। बदले में, बेटी नाभिक एक अल्फा कण खो देगा और एक "पोती" में बदल जाएगा - चार और हल्का, और इसी तरह, जब तक अनुक्रमिक अल्फा क्षय की प्रक्रिया एक यादृच्छिक उपस्थिति और तात्कालिक सहज विखंडन के साथ समाप्त नहीं होती है, एक अस्थिर नाभिक की मृत्यु "अस्थिरता के सागर" में। अल्फा कणों की इस "वंशावली" के आधार पर, ओगेनेसियन और उनके सहयोगियों ने त्वरक में प्राप्त न्यूक्लाइड के परिवर्तन के पूरे इतिहास का पता लगाया और "आइलैंड ऑफ स्टेबिलिटी" के निकट तट की रूपरेखा तैयार की। आधी सदी के नेविगेशन के बाद, पहले लोग इस पर उतरे। नई पृथ्वी पहले से ही 21 वीं सदी के पहले दशक में, त्वरित कैल्शियम -48 आयनों के साथ एक्टिनाइड्स की संलयन प्रतिक्रियाओं में, 113 से 118 की संख्या वाले तत्वों के परमाणुओं को संश्लेषित किया गया था, जो "स्थिरता के द्वीप" के तट पर स्थित थे। मुख्य भूमि"। उनके अस्तित्व का समय पहले से ही उनके पड़ोसियों की तुलना में अधिक परिमाण के आदेश हैं: उदाहरण के लिए, तत्व 114 को मिलीसेकंड के लिए नहीं, 110 वें की तरह, बल्कि दसियों और यहां तक ​​​​कि सैकड़ों सेकंड के लिए संग्रहीत किया जाता है। "ऐसे पदार्थ रसायन विज्ञान के लिए पहले से ही उपलब्ध हैं," शिक्षाविद ओगनेसियन कहते हैं। "तो, हम यात्रा की शुरुआत में लौट रहे हैं और अब हम जांच सकते हैं कि उनके लिए मेंडेलीव के आवधिक कानून का पालन किया जाता है या नहीं। क्या 112 वां तत्व पारा और कैडमियम का एक एनालॉग होगा, और 114 वां तत्व टिन और सीसा का एक एनालॉग होगा? 112 वें तत्व (कॉपरनिकियम) के आइसोटोप के साथ पहले रासायनिक प्रयोगों से पता चला: जाहिर है, वे करेंगे। बमबारी के दौरान लक्ष्य से बाहर उड़ने वाले कॉपरनिकियम नाभिक को एक लंबी ट्यूब में निर्देशित किया गया था, जिसमें 36 युग्मित डिटेक्टर शामिल थे, जो आंशिक रूप से सोने से ढके थे। पारा आसानी से सोने के साथ स्थिर इंटरमेटेलिक यौगिक बनाता है (इस संपत्ति का उपयोग गिल्डिंग की प्राचीन तकनीक में किया जाता है)। इसलिए, पारा और उसके पास के परमाणुओं को पहले डिटेक्टरों की सोने की सतह पर बसना चाहिए, जबकि रेडॉन और महान गैसों के करीब परमाणु ट्यूब के अंत तक पहुंच सकते हैं। आवर्त नियम का कर्तव्यनिष्ठा से पालन करते हुए कोपरनिकस पारे का रिश्तेदार सिद्ध हुआ। लेकिन अगर पारा पहली ज्ञात तरल धातु थी, तो कॉपरनिकियम पहला गैसीय हो सकता है: इसका क्वथनांक कमरे के तापमान से नीचे होता है। यूरी ओगनेसियन के अनुसार, यह केवल एक फीकी शुरुआत है, और "आइलैंड ऑफ स्टेबिलिटी" के अतिभारी तत्व हमारे लिए रसायन विज्ञान का एक नया, उज्ज्वल और असामान्य क्षेत्र खोलेंगे। लेकिन कुछ समय के लिए हम स्थिर तत्वों के द्वीप की तलहटी में टिके रहे। यह उम्मीद की जाती है कि 120वें और उसके बाद के नाभिक वास्तव में स्थिर हो सकते हैं और स्थिर यौगिकों का निर्माण करते हुए कई वर्षों या लाखों वर्षों तक अस्तित्व में रहेंगे। हालांकि, एक ही कैल्शियम -48 का उपयोग करके उन्हें प्राप्त करना अब संभव नहीं है: पर्याप्त रूप से लंबे समय तक रहने वाले तत्व नहीं हैं, जो इन आयनों के साथ मिलकर आवश्यक द्रव्यमान के नाभिक दे सकते हैं। कैल्शियम -48 आयनों को किसी भारी चीज से बदलने के प्रयास भी अब तक विफल रहे हैं। इसलिए, नई खोजों के लिए, नौकायन वैज्ञानिकों ने सिर उठाकर आकाश की ओर देखा। अंतरिक्ष और कारखाना हमारी दुनिया की मूल संरचना विविधता में भिन्न नहीं थी: बिग बैंग में, केवल हाइड्रोजन हीलियम की छोटी अशुद्धियों के साथ दिखाई दिया - परमाणुओं में सबसे हल्का। आवर्त सारणी में अन्य सभी सम्मानित प्रतिभागी परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं में, सितारों की गहराई में और सुपरनोवा विस्फोटों में दिखाई दिए। अस्थिर न्यूक्लाइड जल्दी से क्षय हो जाते हैं, स्थिर वाले, जैसे ऑक्सीजन -16 या आयरन -54, जमा हो जाते हैं। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि प्रकृति में भारी अस्थिर तत्व जैसे अमरिकियम या कॉपरनिकियम नहीं पाया जा सकता है। 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। शिक्षाविद ओगनेसियन के अनुसार, यह दृष्टिकोण अभी भी उतना विश्वसनीय नहीं है जितना कि अच्छी पुरानी बमबारी। "स्थिरता द्वीप के 'शीर्ष' पर वास्तव में लंबे समय तक रहने वाले नाभिक में असामान्य रूप से बड़ी संख्या में न्यूट्रॉन होते हैं," वैज्ञानिक कहते हैं। "यही कारण है कि न्यूट्रॉन-समृद्ध कैल्शियम -48 न्यूट्रॉन-समृद्ध लक्ष्य तत्वों पर बमबारी करने के लिए इतना सफल नाभिक निकला। हालांकि, कैल्शियम -48 से भारी आइसोटोप अस्थिर हैं, और संभावना बहुत कम है कि वे स्वाभाविक रूप से सुपरस्टेबल नाभिक बनाने के लिए फ्यूज कर सकते हैं।" इसलिए, मॉस्को के पास, दुबना में प्रयोगशाला ने कृत्रिम लक्ष्य तत्वों को गोलाबारी करने के लिए भारी नाभिक के उपयोग की ओर रुख किया, हालांकि कैल्शियम जितना सफल नहीं था। "हम अब सुपरहेवी तत्वों की तथाकथित फैक्ट्री बनाने में व्यस्त हैं," शिक्षाविद ओगनेसियन कहते हैं। - इसमें उन्हीं टारगेट पर टाइटेनियम या क्रोमियम न्यूक्लियर से बमबारी की जाएगी। उनमें कैल्शियम की तुलना में दो और चार प्रोटॉन अधिक होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे हमें 120 या अधिक द्रव्यमान वाले तत्व दे सकते हैं। यह देखना दिलचस्प होगा कि क्या वे "द्वीप" पर समाप्त होते हैं या इसके पीछे एक नया जलडमरूमध्य खोलते हैं।	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 छह क्रमिक α-क्षय की एक श्रृंखला देखी गई, जो 269 Sg समस्थानिक पर समाप्त हुई। तत्व 118 के उत्पादन के लिए क्रॉस सेक्शन ~ 2 पिकोबर्न था। 293 118 समस्थानिक का आधा जीवन 120 ms है। अंजीर पर। चित्र 3 समस्थानिक 293 118 के क्रमिक α-क्षय की श्रृंखला को दर्शाता है और α-क्षय के परिणामस्वरूप बनने वाले बेटी नाभिक के आधे जीवन को दर्शाता है। विभिन्न सैद्धांतिक मॉडलों के आधार पर, अतिभारी नाभिक की क्षय विशेषताओं की गणना की गई। इनमें से एक गणना के परिणाम अंजीर में दिखाए गए हैं। 4. स्वतःस्फूर्त विखंडन (ए), α-क्षय (बी), β-क्षय (सी) और सभी संभावित क्षय प्रक्रियाओं (डी) के संबंध में सम-सम-भारी नाभिक का आधा जीवन दिया गया है। सहज विखंडन (चित्र 4a) के संबंध में सबसे स्थिर नाभिक Z = 114 और N = 184 के साथ नाभिक है। सहज विखंडन के संबंध में इसका आधा जीवन ~ 10 16 वर्ष है। 114 वें तत्व के समस्थानिकों के लिए, जो 6-8 न्यूट्रॉन द्वारा सबसे स्थिर से भिन्न होते हैं, आधे जीवन में परिमाण के 10-15 क्रम कम हो जाते हैं। α-क्षय के संबंध में आधा जीवन अंजीर 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. -क्षय के संबंध में नाभिक स्थिर अंजीर में दिखाया गया है। 4c डार्क डॉट्स। अंजीर पर। 4d पूर्ण आधा जीवन दिखाता है। केंद्रीय समोच्च के अंदर स्थित सम-सम कोर के लिए, वे ~ 10 5 वर्ष हैं। इस प्रकार, सभी प्रकार के क्षय को ध्यान में रखते हुए, 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 वर्षों का होता है। शेल मॉडल द्वारा अनुमानित Z के मान और जादुई संख्या 114 के बीच का अंतर विखंडन (जिसके संबंध में Z = 114 के साथ नाभिक सबसे स्थिर है) और α-क्षय (जिसके संबंध में नाभिक के साथ) के बीच प्रतिस्पर्धा के कारण है छोटे Z स्थिर हैं)। विषम-सम और सम-विषम नाभिकों के लिए, अर्ध-आयु α-क्षय और स्वतःस्फूर्त विखंडन के संबंध में बढ़ जाती है, और β-क्षय के संबंध में घट जाती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उपरोक्त अनुमान गणनाओं में उपयोग किए गए मापदंडों पर दृढ़ता से निर्भर करते हैं और केवल उनके प्रयोगात्मक पता लगाने के लिए लंबे समय तक जीवनकाल के साथ अतिभारी नाभिक के अस्तित्व की संभावना के संकेत के रूप में माना जा सकता है। अतिभारी नाभिक के संतुलन आकार और उनके आधे जीवन की एक और गणना के परिणाम अंजीर में दिखाए गए हैं। 5, 11.11. अंजीर पर। 11.10 Z = 104-120 के साथ नाभिक के लिए न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या पर संतुलन विरूपण ऊर्जा की निर्भरता को दर्शाता है। तनाव ऊर्जा को संतुलन और गोलाकार रूप में नाभिक की ऊर्जा के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है। इन आंकड़ों से यह देखा जा सकता है कि क्षेत्रों Z = 114 और N = 184 में ऐसे नाभिक होने चाहिए जिनका जमीनी अवस्था में गोलाकार आकार हो। आज तक खोजे गए सभी अतिभारी नाभिक (वे चित्र 5 में काले हीरे द्वारा दिखाए गए हैं) विकृत हैं। हल्के हीरे नाभिक दिखाते हैं जो β-क्षय के संबंध में स्थिर होते हैं। इन नाभिकों को α-क्षय या विखंडन के परिणामस्वरूप क्षय होना चाहिए। मुख्य क्षय चैनल α-क्षय होना चाहिए। सम-सम β-स्थिर समस्थानिकों के लिए अर्ध-आयु को अंजीर में दिखाया गया है। 6. इन भविष्यवाणियों के अनुसार, अधिकांश नाभिकों के लिए, अर्ध-आयु पहले से खोजे गए अतिभारी नाभिक (0.1-1 एमएस) के लिए देखे गए लोगों की तुलना में अधिक लंबी होने की उम्मीद है। उदाहरण के लिए, नाभिक 292 110 के लिए, ~ 51 वर्ष के जीवनकाल की भविष्यवाणी की जाती है। इस प्रकार, आधुनिक सूक्ष्म गणनाओं के अनुसार, न्यूट्रॉन जादू संख्या N = 184 के निकट आने पर सुपरहैवी नाभिक की स्थिरता तेजी से बढ़ जाती है। कुछ समय पहले तक, Z = 112 के साथ एक तत्व का एकमात्र समस्थानिक समस्थानिक 277 112 था, जिसका आधा- 0.24 एमएस का जीवन। भारी आइसोटोप 283 112 को शीत संलयन प्रतिक्रिया 48 Ca + 238 U. विकिरण समय 25 दिनों में संश्लेषित किया गया था। लक्ष्य पर 48 Ca आयनों की कुल संख्या 3.5·10 18 है। दो मामले दर्ज किए गए, जिनकी व्याख्या गठित आइसोटोप 283 112 के सहज विखंडन के रूप में की गई थी। इस नए आइसोटोप के आधे जीवन के लिए, अनुमान T 1/2 = 81 s प्राप्त किया गया था। इस प्रकार, यह देखा जा सकता है कि 283112 समस्थानिक में न्यूट्रॉन की संख्या में 277112 समस्थानिक की तुलना में 6 इकाइयों की वृद्धि से जीवनकाल में परिमाण के 5 क्रम बढ़ जाते हैं। अंजीर पर। 7 विभिन्न सैद्धांतिक मॉडलों की भविष्यवाणियों की तुलना में सीबोर्गियम के Sg (Z = 106) समस्थानिकों के मापा जीवनकाल को दर्शाता है। यह उल्लेखनीय है कि एन = 164 के साथ आइसोटोप का जीवनकाल एन = 162 के साथ आइसोटोप के जीवनकाल की तुलना में परिमाण के लगभग क्रम से कम हो जाता है। स्थिरता के द्वीप के निकटतम दृष्टिकोण 76 Ge + 208 Pb प्रतिक्रिया में प्राप्त किया जा सकता है। -क्वांटा या एक न्यूट्रॉन के उत्सर्जन के बाद एक संलयन प्रतिक्रिया में एक अतिभारी लगभग गोलाकार नाभिक बनाया जा सकता है। अनुमानों के अनुसार, परिणामी नाभिक 284 114 ~ 1 ms के आधे जीवन वाले α-कणों के उत्सर्जन के साथ क्षय होना चाहिए। क्षेत्र N = 162 में शेल भरने के बारे में अतिरिक्त जानकारी 271 108 और 267 106 नाभिकों के α-क्षय का अध्ययन करके प्राप्त की जा सकती है। इन नाभिकों के लिए 1 मिनट के आधे जीवन की भविष्यवाणी की जाती है। और 1 घंटा। नाभिक 263 106, 262 107, 205 108, 271.273 110 के लिए, समरूपता अपेक्षित है, जिसका कारण क्षेत्र में एन = 162 क्षेत्र में जे = 1/2 और जे = 13/2 के साथ उपकोशों का भरना है। निम्नतम अवस्था। अंजीर पर। चित्रा 8 208 पीबी लक्ष्य नाभिक के साथ घटना 50 तिवारी और 56 Fe आयनों की संलयन प्रतिक्रियाओं के लिए तत्वों आरएफ (जेड = 104) और एचएस (जेड = 108) के गठन के लिए प्रयोगात्मक रूप से मापा उत्तेजना कार्यों को दर्शाता है। परिणामी यौगिक नाभिक एक या दो न्यूट्रॉन के उत्सर्जन से ठंडा होता है। अत्यधिक भारी 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 की क्रिया और सतह तनाव की ताकतों को ठीक से संतुलित करना आवश्यक है। यदि घटना आयन की ऊर्जा पर्याप्त बड़ी नहीं है, तो न्यूनतम दृष्टिकोण दूरी बाइनरी परमाणु प्रणाली के विलय के लिए पर्याप्त नहीं होगी। यदि घटना कण की ऊर्जा बहुत अधिक है, तो परिणामी प्रणाली में उच्च उत्तेजना ऊर्जा होगी और उच्च संभावना के साथ, यह टुकड़ों में टूट जाएगा। टकराने वाले कणों की एक संकीर्ण ऊर्जा सीमा में प्रभावी ढंग से विलय 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 N/Z अनुपात होना वांछनीय है। अंजीर पर। 9 प्रतिक्रिया में नाभिक के लिए संलयन क्षमता को दर्शाता है 64 Ni + 208 Pb 272 110. सबसे सरल अनुमान बताते हैं कि परमाणु संलयन के लिए एक सुरंग प्रभाव की संभावना ~ 10 -21 है, जो कि देखे गए क्रॉस सेक्शन से बहुत 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 को कूलम्ब क्षमता द्वारा पूरी तरह से मुआवजा दिया जाता है। इस दूरी पर केवल नाभिक की सतह पर स्थित नाभिक ही संपर्क में होते हैं। इन नाभिकों की ऊर्जा कम होती है। इसलिए, इस बात की बहुत अधिक संभावना है कि न्यूक्लियॉन या न्यूक्लियॉन के जोड़े कक्षाओं को एक नाभिक में छोड़ देंगे और साथी नाभिक की मुक्त अवस्था में चले जाएंगे। प्रक्षेप्य नाभिक से लक्ष्य नाभिक में नाभिकों का स्थानांतरण विशेष रूप से आकर्षक होता है जब लक्ष्य के रूप में डबल मैजिक लेड आइसोटोप 208Pb का उपयोग किया जाता है। 208 Pb में, प्रोटॉन उपकोश h 11/2 और न्यूट्रॉन उपकोश h 9/2 और i 13/2 भरे जाते हैं। प्रारंभ में, प्रोटॉन के स्थानांतरण को आकर्षण प्रोटॉन-प्रोटॉन की ताकतों द्वारा प्रेरित किया जाता है, और उपकोश h 9/2 को भरने के बाद - आकर्षण प्रोटॉन-न्यूट्रॉन की ताकतों द्वारा। इसी तरह, 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। युग्मन ऊर्जा और बड़े कक्षीय संवेग के कारण, एकल न्यूक्लियॉन के स्थानान्तरण की तुलना में न्यूक्लियंस की एक जोड़ी के स्थानांतरण की संभावना अधिक होती है। 64 Ni 208 Pb से दो प्रोटॉन के स्थानांतरण के बाद, कूलम्ब अवरोध 14 MeV से कम हो जाता है, जो परस्पर क्रिया करने वाले आयनों और न्यूक्लियॉन स्थानांतरण प्रक्रिया की निरंतरता के बीच निकट संपर्क को बढ़ावा देता है। कार्यों में [वी.वी. वोल्कोव. गहरे अकुशल स्थानान्तरण की परमाणु प्रतिक्रियाएं। एम। एनर्जोइज़्डैट, 1982; वी.वी. वोल्कोव. इज़्व. एएन एसएसएसआर सीरीज फिज।, 1986 वी। 50 पी। 1879] ने संलयन प्रतिक्रिया के तंत्र का विस्तार से अध्ययन किया। यह दिखाया गया है कि पहले से ही कब्जा के चरण में, घटना कण की गतिज ऊर्जा के पूर्ण अपव्यय के बाद एक द्विआधारी परमाणु प्रणाली का गठन किया जाता है, और नाभिक में से एक के नाभिक को धीरे-धीरे स्थानांतरित किया जाता है, खोल से खोल, दूसरे नाभिक में। अर्थात् नाभिक की कोश संरचना यौगिक नाभिक के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इस मॉडल के आधार पर, शीत संलयन प्रतिक्रियाओं में 102-112 तत्वों के उत्पादन के लिए यौगिक नाभिक और क्रॉस सेक्शन की उत्तेजना ऊर्जा का काफी अच्छी तरह से वर्णन करना संभव था। परमाणु प्रतिक्रियाओं की प्रयोगशाला में। जी.एन. फ्लेरोव (डबना), जेड = 114 के साथ एक तत्व को संश्लेषित किया गया था। प्रतिक्रिया का इस्तेमाल किया गया था 289 114 नाभिक की पहचान α-क्षय की एक श्रृंखला द्वारा की गई थी। आइसोटोप के आधे जीवन का प्रायोगिक अनुमान 289 114 ~ 30 एस। प्राप्त परिणाम पिछली गणना के साथ अच्छे समझौते में है। प्रतिक्रिया में तत्व 114 के संश्लेषण में 48 Cu + 244 Pu, 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 अनुक्रम 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 292 116 समस्थानिक में बदल जाता है, जो तब 5% संभावना के साथ, दो क्रमिक ई-कैप्चर के परिणामस्वरूप, 292 114 समस्थानिक 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 गठन भी चैनल के माध्यम से होता है दोनों श्रृंखलाओं के परिणामस्वरूप बने अंतिम नाभिक 288 112 का आधा जीवन लगभग 1 घंटे का होता है और सहज विखंडन के परिणामस्वरूप क्षय होता है। लगभग 10% संभावना के साथ, 288 114 आइसोटोप के अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप 284 112 आइसोटोप का निर्माण हो सकता है। उपरोक्त अवधि और क्षय चैनल गणना द्वारा प्राप्त किए गए थे। भारी आयनों के साथ प्रतिक्रियाओं में अतिभारी तत्वों के गठन के लिए विभिन्न संभावनाओं का विश्लेषण करते समय, निम्नलिखित परिस्थितियों को ध्यान में रखा जाना चाहिए। प्रोटॉन की संख्या के लिए न्यूट्रॉन 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 कोणीय गति का एक छोटा मूल्य हो, अन्यथा विखंडन अवरोध की प्रभावी ऊंचाई कम हो जाएगी। यह आवश्यक है कि परिणामी नाभिक का आकार गोलाकार के करीब होना चाहिए, क्योंकि थोड़ी सी भी विकृति से अतिभारी नाभिक का तेजी से विखंडन होगा। 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es प्रकार की प्रतिक्रियाएँ अतिभारी नाभिक प्राप्त करने का एक बहुत ही आशाजनक तरीका है। अंजीर पर। चित्र 11 त्वरित 238 यू आयनों के साथ 248 सेमी, 249 सीएफ, और 254 ईएस लक्ष्यों के विकिरण पर ट्रांसयूरेनियम तत्वों के निर्माण के लिए अनुमानित क्रॉस सेक्शन को दर्शाता है। इन प्रतिक्रियाओं में, Z> 100 के साथ तत्वों के निर्माण के लिए क्रॉस सेक्शन पर पहला परिणाम पहले ही प्राप्त किया जा चुका है। अध्ययन की गई प्रतिक्रियाओं की पैदावार बढ़ाने के लिए, लक्ष्यों की मोटाई इस तरह से चुनी गई थी कि प्रतिक्रिया उत्पाद बने रहे लक्ष्य में। विकिरण के बाद, व्यक्तिगत रासायनिक तत्वों को लक्ष्य से अलग कर दिया गया। प्राप्त नमूनों में, α-क्षय उत्पाद और विखंडन के टुकड़े कई महीनों तक 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 संश्लेषण की समस्या को हल करने के लिए यह तथ्य अत्यंत महत्वपूर्ण है। संबंधित लक्ष्यों के साथ काम करने की कठिनाइयों के बावजूद, बड़े Z की ओर बढ़ने के पूर्वानुमान काफी आशावादी दिखते हैं। हाल के वर्षों में अतिभारी नाभिक के क्षेत्र में प्रगति आश्चर्यजनक रूप से प्रभावशाली रही है। हालाँकि, अब तक स्थिरता के द्वीप को खोजने के सभी प्रयास असफल रहे हैं। उसकी तलाश जोर-शोर से जारी है।