A 60-as évek végére számos teoretikus – O. Bohr és B. Motelson (Dánia), S. Nilsson (Svédország), V.M. Strutinsky és V.V. Pashkevich (Szovjetunió), H. Myers és V. Svyatetsky (USA), A. Sobichevsky és munkatársai (Lengyelország), W. Greiner és munkatársai (Franciaország) és sokan mások alkották meg az atommagok mikroszkópos elméletét. Az új elmélet az összes fenti ellentmondást a fizikai törvények koherens rendszerébe hozta.
Mint minden elméletnek, ennek is volt bizonyos előrejelző ereje, különösen a nagyon nehéz, még ismeretlen magok tulajdonságainak előrejelzésében. Kiderült, hogy a nukleáris héjak stabilizáló hatása a mag cseppmodellje által jelzett határokon túl is működik (azaz a Z > 106 tartományban) alkotja az ún. "stabilitás szigetei" a Z=108, N=162 és Z=114, N=184 varázsszámok körül. Amint az a 2. ábrán látható, az ezeken a "stabilitás szigetein" található szupernehéz magok élettartama jelentősen megnőhet. Ez különösen igaz a legnehezebb, szupernehéz elemekre, ahol a Z=114 (esetleg 120) és N=184 zárt héjak hatására a felezési idők tíz-, százezer-, esetleg millió évre nőnek, i.e. - 32-35 nagyságrenddel több, mint a nukleáris héjak hatásának hiányában. Így egy érdekes hipotézis merült fel a szupernehéz elemek lehetséges létezéséről, amelyek jelentősen kitágítják az anyagi világ határait. Az elméleti előrejelzések közvetlen próbája a szupernehéz nuklidok szintézise és bomlási tulajdonságaik meghatározása lenne. Ezért röviden át kell tekintenünk az elemek mesterséges szintézisével kapcsolatos kulcskérdéseket.

2. Reakciók nehéz elemek szintézisére

Pm-nél nehezebb (Z=100) elemek szintetizálódtak gyorsított nehézionokkal való reakciók során, amikor protonokból és neutronokból álló komplexet juttatunk a célmagba. De ez a fajta reakció eltér az előző esettől. Amikor egy elektromos töltéssel nem rendelkező neutront befognak, egy új atommag gerjesztési energiája csak 6-8 MeV. Ezzel szemben a célmagok fúziója során még könnyű ionokkal is, mint például hélium (4 He) vagy szén (12 C), a nehéz atommagok E x = 20-40 MeV energiára hevülnek. A lövedékmag atomszámának további növekedésével egyre több energiát kell átadnia a pozitív töltésű atommagok taszításának elektromos erőinek leküzdéséhez (a Coulomb-reakció gátja). Ez a körülmény a két atommag - a lövedék és a célpont - fúziója után keletkezett összetett mag gerjesztési energiájának (hevítésének) növekedéséhez vezet. Lehűlése (átmenet az alapállapotba E x =0) neutronok és gamma-sugarak kibocsátásával történik. És itt jön az első akadály.

Egy felhevült nehéz atommag csak az esetek 1/100-ában lesz képes neutront kibocsátani, alapvetően két részre oszlik, mivel az atommag energiája lényegesen nagyobb, mint a hasadási gát magassága. Könnyen megérthető, hogy a magvegyület gerjesztési energiájának növekedése káros rá. A felhevült mag túlélési valószínűsége meredeken csökken a hőmérséklet (vagy az E x energia) emelkedésével az elpárolgott neutronok számának növekedése miatt, amellyel a hasadás erősen versenyez. A körülbelül 40 MeV energiára felmelegített atommag lehűtéséhez 4 vagy 5 neutron elpárologtatása szükséges. A hasadás minden alkalommal versenyezni fog egy neutron kibocsátásával, aminek eredményeként a túlélés valószínűsége csak (1/100) 4-5 = 10 -8 -10 -10 lesz. A helyzetet bonyolítja, hogy az atommag hőmérsékletének növekedésével a héjak stabilizáló hatása csökken, így a hasadási gát magassága csökken, a mag hasadóképessége pedig meredeken megnő. Mindkét tényező a szupernehéz nuklidok kialakulásának rendkívül alacsony valószínűségéhez vezet.

A 106-nál nehezebb elemek tartományába való előrenyomulás azután vált lehetővé, hogy 1974-ben felfedezték az ún. hideg fúziós reakciók. Ezekben a reakciókban stabil izotópok - 208 Pb (Z = 82, N = 126) vagy 209 Bi (Z = 83, N = 126) "mágikus" magjait használják célanyagként, amelyeket az argonnál nehezebb ionok bombáznak. (Yu.Ts. Oganesyan, A.G. Demin és mások). A fúziós folyamat során a nukleonok magas kötési energiája a "varázslatos" célmagban két kölcsönhatásban lévő mag átrendeződése során az energia elnyeléséhez vezet.
össztömegű nehéz magba. A nukleonok „csomagoló” energiáinak ez a különbsége a kölcsönhatásban lévő magokban és a végső magban nagyrészt kompenzálja a reakció magas Coulomb-gátjának leküzdéséhez szükséges energiát. Ennek eredményeként egy nehéz atommag gerjesztési energiája mindössze 12-20 MeV. Bizonyos mértékig egy ilyen reakció hasonló a "fordított hasadás" folyamatához. Valójában, ha az uránmag két részre hasadása energia felszabadulásával történik (az atomerőművekben használják), akkor a fordított reakcióban, amikor a töredékek egyesülnek, a kapott uránmag szinte hideg lesz. Ezért amikor hidegfúziós reakciókban elemeket szintetizálnak, egy nehéz atommagnak elegendő egy vagy két neutront kibocsátania, hogy alapállapotba kerüljön.
A masszív atommagok hidegfúziós reakcióit sikeresen alkalmazták 6 új elem szintézisére, 107-től 112-ig (P. Armbruster, Z. Hofmann, G. Münzenberg stb.) a darmstadti GSI National Nuclear Physics Center-ben (Németország). Nemrég K. Morita és munkatársai a National RIKEN Centerben (Tokió) megismételték a GSI-kísérleteket 110-112 elem szintézisére vonatkozóan. Mindkét csoport a 113-as és a 114-es elemre kíván továbbmenni nehezebb lövedékekkel. A hidegfúziós reakciókban egyre nehezebb elemek szintetizálására tett kísérletek azonban nagy nehézségekkel járnak. Az ionok atomtöltésének növekedésével a 208 Pb vagy 209 Bi célmagokkal való egyesülésük valószínűsége nagymértékben csökken a Coulomb taszító erők növekedése miatt, amelyek köztudottan arányosak a nukleáris töltések szorzatával. . A 104-es elemből, amely a 208 Pb + 50 Ti (Z 1) reakcióban nyerhető × Z 2 = 1804) a 112. elemhez a 208 Pb + 70 Zn reakcióban (Z 1 × Z 2 = 2460), az egyesülés valószínűsége több mint 10 4-szeresére csökken.

3. ábra Nehéz nuklidok térképe. A magok felezési idejét különböző színek (jobb skála) ábrázolják. Fekete négyzetek - a földkéregben található stabil elemek izotópjai (T 1/2 ≥ 10 9 év). Sötétkék szín - "instabilitás tengere", ahol a magok kevesebb, mint 10-6 másodpercig élnek. A sárga vonalak zárt héjaknak felelnek meg, amelyek a protonok és neutronok mágikus számát jelzik. A tórium, urán és transzurán elemek „félszigetét” követő „stabilitás szigetei” az atommag mikroszkópos elméletének előrejelzései. Két Z = 112 és 116 értékű atommag, amelyek különböző nukleáris reakciókban és azok egymás utáni bomlása során keletkeznek, azt mutatják, hogy a szupernehéz elemek mesterséges szintézise során milyen közel lehet jutni a "stabilitás szigeteihez".

Van egy másik korlátozás is. A hidegfúziós reakciók során nyert összetett atommagok viszonylag kis számú neutront tartalmaznak. A fent vizsgált 112. elem kialakulása esetén a Z = 112 értékű végső magnak csak 165 neutronja van, míg az N > 170 neutronszámnál stabilitásnövekedés várható (lásd 3. ábra).

Elvileg nagy neutronfeleslegű atommagok nyerhetők, ha célpontként mesterséges elemeket használnak: plutóniumot (Z = 94), ameríciumot (Z = 95) vagy kúriumot (Z = 96), amelyet atomreaktorokban állítanak elő, és ritka kalciumot. izotóp - 48 Ca. (lásd lejjebb).

A 48 Ca atom magja 20 protont és 28 neutront tartalmaz - mindkét érték zárt héjnak felel meg. A 48 Ca-magos fúziós reakciókban ezek "mágikus" szerkezete is működni fog (ezt a szerepet a hidegfúziós reakciókban a célpont - 208 Pb - varázslatos magjai játszották), aminek következtében a szupernehéz atommagok gerjesztési energiája a kb 30-35 MeV. Az alapállapotba való átmenetüket három neutron és gamma-sugárzás kibocsátása kíséri majd. Várható volt, hogy ennél a gerjesztési energiánál a nukleáris héjak hatása még mindig jelen van a felhevített szupernehéz atommagokban, ez növeli a túlélésüket, és lehetővé teszi, hogy kísérleteink során szintetizáljuk őket. Vegye figyelembe azt is, hogy a kölcsönhatásban lévő magok tömegaszimmetriája (Z 1 × Z2 ≤ 2000) csökkenti a Coulomb taszításukat, és így növeli az összeolvadás valószínűségét.

E látszólag nyilvánvaló előnyök ellenére, 1977 és 1985 között, 1977 és 1985 között minden korábbi kísérlet szupernehéz elemek szintetizálására 48 Ca-ionnal végzett reakciókban. eredménytelennek bizonyult. Az elmúlt évek kísérleti technikáinak fejlesztése, és mindenekelőtt a laboratóriumunkban új generációs gyorsítókon végzett intenzív 48Ca-ionsugarak előállítása lehetővé tette a kísérlet érzékenységének közel 1000-szeres növelését. Ezeket az eredményeket egy új kísérlet során használták fel a szupernehéz elemek szintetizálására.

3 Várható tulajdonságok

Mit várunk a kísérletben sikeres szintézis esetén? Ha az elméleti hipotézis helyes, akkor a szupernehéz magok stabilak lesznek a spontán hasadás szempontjából. Ezután egy másik típusú bomlást tapasztalnak: az alfa-bomlást (egy 2 protonból és 2 neutronból álló héliummag kibocsátását). A folyamat eredményeként egy leánymag keletkezik, amely 2 protonnal és 2 neutronnal könnyebb, mint az anyamag. Ha a leánymagban kicsi a spontán hasadás valószínűsége, akkor a második alfa-bomlás után az unokamag 4 protonnal és 4 neutronnal könnyebb lesz, mint a kezdeti mag. Az alfa-bomlás addig folytatódik, amíg a spontán hasadás meg nem történik (4. ábra).

Hogy. nem egy bomlást várunk, hanem egy "radioaktív családot", az egymást követő alfa-bomlások láncolatát, időben elég hosszú ideig (nukleáris léptékben), amelyek versengenek, de végül spontán hasadás megszakítja őket. Elvileg egy ilyen bomlási forgatókönyv már egy szupernehéz mag kialakulását jelzi.

Ahhoz, hogy a stabilitás várható növekedését maradéktalanul lássuk, a lehető legközelebb kell közelíteni a Z = 114 és N = 184 zárt héjakhoz. Rendkívül nehéz ilyen neutronban gazdag atommagokat szintetizálni a magreakciókban, mert stabil elemek magjainak fúziója, amelyben már bizonyos a protonok és neutronok aránya, lehetetlen eljutni a kétszeresen mágikus atommaghoz 298 114. Ezért meg kell próbálnunk olyan atommagokat használni a reakcióban, amelyek kezdetben tartalmaznak a neutronok lehetséges maximális száma. Ez nagymértékben annak is köszönhető, hogy lövedékként a gyorsított 48 Ca-ionokat választották. A kalcium köztudottan bőséges a természetben. 97%-ban a 40 Ca izotópból áll, melynek magja 20 protont és 20 neutront tartalmaz. De 0,187% mennyiségben tartalmaz egy nehéz izotópot - 48 Ca (20 proton és 28 neutron), amely 8 felesleges neutront tartalmaz. Az előállítás technológiája nagyon időigényes és drága; egy gramm 48 Ca-val dúsított ára körülbelül 200 000 dollár. Ezért lényegesen módosítanunk kellett a gyorsítónk kialakítását és működési módját, hogy kompromisszumos megoldást találjunk - hogy ennek az egzotikus anyagnak a minimális fogyasztásával a maximális ionsugár intenzitást érjük el.

4. ábra
Elméleti előrejelzések a bomlástípusokról (az ábrán különböző színekkel láthatók) és a különböző proton- és neutronszámú szupernehéz elemek izotópjainak felezési idejéről. Példaként bemutatjuk, hogy a 116. elem 293 tömegű izotópja esetében, amely a 248 St és 48 Ca atommagok fúziós reakciójában keletkezik, három egymást követő alfa-bomlás várható, amelyek a spontán hasadásban csúcsosodnak ki. a 110. elem dédunokájának 281 tömegű magjának. Amint a 8. ábrán is látható, ez egy ilyen bomlási forgatókönyv, lánc formájában α - α - α - SF, amit a kísérletben erre a magra figyeltek meg. A könnyebb atommag bomlása - a 271 tömegű 110. elem izotópja, amelyet a 208 Pb + 64 Ni atommagok „hideg fúziója” reakciójában nyernek. Felezési ideje 10 4-szer kevesebb, mint az izotópé 281 110.

Ma rekord sugárintenzitást értünk el - 8-at × 10 12 /s, a 48 Ca izotóp nagyon alacsony fogyasztása mellett - körülbelül 0,5 milligramm / óra. Célanyagként mesterséges elemek hosszú élettartamú dúsított izotópjait használjuk: Pu, Am, Cm és Cf (Z = 94-96 és 98) szintén maximális neutrontartalommal. Erőteljes nukleáris reaktorokban állítják elő (az USA-beli Oak Ridge-ben és az oroszországi Dimitrovgradban), majd az Összoroszországi Kísérleti Fizikai Kutatóintézetben (Sarov) speciális létesítményekben, tömegleválasztókban dúsítják őket. A Z = 114-118 értékű elemek szintéziséhez 48 Ca-mag fúziós reakcióit választottuk ezen izotópok magjaival.

Itt szeretnék egy kitérőt tenni.

Nem minden laboratórium, még a világ vezető nukleáris központjai sem rendelkeznek olyan egyedi anyagokkal és olyan mennyiségben, amit munkánk során felhasználunk. De az előállításukhoz szükséges technológiát hazánkban fejlesztették ki, és a mi iparágunk is fejleszti őket. Oroszország atomenergia-minisztere azt javasolta, hogy dolgozzunk ki egy 5 évre szóló munkaprogramot az új elemek szintézisére, és külön támogatást különített el ezekre a tanulmányokra. Másrészt a Joint Institute for Nuclear Research-ben dolgozva széles körben együttműködünk (és versenyzünk) a világ vezető laboratóriumaival. A szupernehéz elemek szintézisével kapcsolatos kutatások terén évek óta szorosan együttműködünk a Livermore National Laboratory-val (USA). Ez az együttműködés nemcsak egyesíti erőfeszítéseinket, hanem megteremti azokat a feltételeket is, amelyek mellett a kísérleti eredményeket a két csoport egymástól függetlenül dolgozza fel és elemzi a kísérlet minden szakaszában.
5 éves munkához, hosszú expozíció esetén kb. 2 adag × 10 20 ion (kb. 16 milligramm 48 Ca, a fénysebesség ~ 1/10-ére felgyorsítva, áthaladt a célrétegeken). Ezekben a kísérletekben a 112÷118-as elemek izotópképződését figyelték meg (a 117. elem kivételével), és születtek az első eredmények az új szupernehéz nuklidok bomlásának tulajdonságaira vonatkozóan. Az összes eredmény bemutatása túl sok helyet foglalna el, és hogy ne fárasszuk az olvasót, csak a 113-as és 115-ös elem szintézisével kapcsolatos utolsó kísérlet leírására szorítkozunk - minden más reakciót hasonló módon tanulmányoztunk. . Mielőtt azonban hozzáfognánk ehhez a feladathoz, célszerű lenne röviden felvázolni a kísérleti összeállítást, és elmagyarázni összeállításunk működésének alapelveit.

4. A kísérlet beállítása

5. ábra
Nehéz elemek szintézisével kapcsolatos kísérletekben a visszarúgási atommagok elválasztására szolgáló létesítmény sematikus képe

Mentálisan a detektor teljes felülete körülbelül 500 sejtként (pixelként) ábrázolható, amelyekben a bomlás észlelhető. Annak a valószínűsége, hogy két jel véletlenszerűen ugyanarra a helyre kerül, 1/500, három jel - 1/250 000, és így tovább. Ez lehetővé teszi, hogy nagy mennyiségű radioaktív termékből nagy megbízhatósággal szelektáljuk a szupernehéz magok genetikailag összefüggő egymást követő bomlásának nagyon ritka eseményeit, még akkor is, ha azok rendkívül kis mennyiségben (~ 1 atom/hónap) keletkeznek.

5. Kísérleti eredmények

Az installáció „működésben” bemutatása érdekében példaként részletesebben ismertetjük a 243 Am (Z=95) + 48 Ca (Z=20) magfúziós reakcióban keletkező 115-ös elem szintézisével kapcsolatos kísérleteket. ) → 291 115.
A Z-páratlan atommag szintézise azért vonzó, mert a páratlan proton vagy neutron jelenléte jelentősen csökkenti a spontán hasadás valószínűségét, és az egymást követő alfa-átmenetek száma nagyobb lesz (hosszú láncok), mint a páros atommag bomlása esetén. akár magok. A Coulomb-gát leküzdéséhez 48 Ca-ion energiájának E> 236 MeV-nak kell lennie. Másrészt, ha ez a feltétel teljesül, ha a nyaláb energiája E=248 MeV-ra korlátozódik, akkor a 291 115 magból álló vegyület hőenergiája körülbelül 39 MeV lesz; hűtése 3 neutron és gamma-sugárzás kibocsátásával fog megtörténni. Ekkor a reakciótermék az N=173 neutronszámú elem 115-ös izotópja lesz. Miután kirepült a célrétegből, egy új elem atomja áthalad az áthaladásra hangolt elválasztón, és belép a detektorba. A további események a 6. ábrán látható módon alakulnak. 80 mikromásodperccel azután, hogy a visszarúgás mag megáll a frontális detektorban, az adatgyűjtő rendszer jeleket kap annak érkezési idejéről, energiájáról és koordinátáiról (a csík száma és a benne lévő pozíció). Ne feledje, hogy ez az információ "TOF" jellel rendelkezik (az elválasztóból származik). Ha 10 másodpercen belül egy második, 9,8 MeV-nál nagyobb energiájú jel érkezik a detektor felületének ugyanarról a helyéről, "TOF" jel nélkül (vagyis egy beültetett atom bomlásából), a sugár kikapcsol és minden további bomlást a háttér szinte teljes hiánya mellett rögzítenek. Amint az a 6. ábra felső grafikonján látható, az első két jel mögött - a visszarúgási magból és az első alfa-részecskéből - körülbelül 20 másodpercig. a sugár kikapcsolása után 4 további jelzés következett, amelyek pozíciói ± 0,5 mm pontossággal egybeesnek az előző jelekkel. A következő 2,5 órában a detektor néma volt. A spontán hasadást ugyanabban a sávban és ugyanabban a helyzetben csak másnap, 28,7 órával később regisztrálták, két, 206 MeV összenergiájú hasadási fragmentumból származó jel formájában.
Az ilyen láncokat háromszor regisztrálták. Mindegyik azonos formájú (6 generációs atommag a radioaktív családban), és összhangban állnak egymással mind az alfa-részecskék energiájában, mind a megjelenésük időpontjában, figyelembe véve a magbomlás exponenciális törvényét. Ha a megfigyelt hatás a vártnak megfelelően a 115. elem 288 tömegű izotópjának bomlására vonatkozik, amely a vegyület 3 neutron atommagja által történő elpárolgása után keletkezik, akkor a 48Ca energiájának növekedésével. ionnyaláb csak 5 MeV-tal, ennek 5-6-szorosára kell csökkennie. Valójában E = 253 MeV mellett a hatás hiányzott. De itt egy másik, rövidebb bomlási láncot figyeltek meg, amely négy alfa-részecskéből állt (szerintünk 5 db is volt, de az utolsó alfa-részecske kirepült a nyitott ablakon) mindössze 0,4 s időtartammal. Egy új bomlási lánc – 1,5 óra elteltével – spontán hasadással ért véget. Nyilvánvalóan ez egy másik atommag bomlása, nagy valószínűséggel a 115. elem szomszédos, 287 tömegű izotópja, amely fúziós reakcióban képződik 4 neutron kibocsátásával. A Z=115, N=173 páratlan-páratlan izotóp egymást követő bomlási láncát a 6. ábra alsó grafikonja mutatja, ahol a különböző proton- és neutronszámú szupernehéz nuklidok számított felezési ideje a következő formában látható: kontúrtérképről. Ezen kívül a 111. elem egy másik, könnyebb páratlan-páratlan izotópjának bomlását is mutatja a 209 Bi + 64 Ni reakcióban szintetizált neutronok száma N = 161 a Német Laboratóriumban - GSI (Darmstadt), majd a japánban - RIKEN (Tokió).

6. ábra
Kísérlet a 115. elem szintézisére a 48 Ca + 243 At reakcióban.
A felső ábra mutatja a jelek megjelenési idejét egy visszarúgási mag (R) detektorába történő beültetés után. Az alfa-részecskék regisztrálásából származó jelek pirossal, a spontán hasadásból származó jelek zölddel vannak jelölve. Példaként a három esemény egyikére az R csillapítási láncból származó mind a 7 jel helyzeti koordinátái (mm-ben) →α 1 → α 2 → α 3 → α 4 → α 5 → SF a 4. számú sávban. Az alsó ábra a Z=111, N=161 és Z=115, N=173 magok bomlási láncait mutatja. A különböző felezési idejű (különböző fokú elhomályosodási fokú) atommagok régióit körülhatároló kontúrvonalak a mikroszkópos elmélet előrejelzései.

Először is meg kell jegyezni, hogy a magok felezési ideje mindkét esetben jó egyezést mutat az elméleti előrejelzésekkel. Annak ellenére, hogy a 288 115 izotóp 11 neutronnyira van a neutronhéjtól N=184, a 115 és 113 izotópok élettartama viszonylag hosszú (T 1/2 ~ 0,1 s, illetve 0,5 s).
Öt alfa bomlás után keletkezik az elem 105 izotópja - dubnium (Db) N=163 értékkel, melynek stabilitását egy másik zárt héj határozza meg N=162. Ennek a héjnak az erejét bizonyítja, hogy két egymástól mindössze 8 neutronnal eltérő Db izotóp felezési ideje között óriási különbség van. Még egyszer megjegyezzük, hogy szerkezet (nukleáris héjak) hiányában a 105÷115 elemből álló összes izotópnak spontán hasadást kellene tapasztalnia ~ 10-19 másodperc alatt.

(kémiai tapasztalat)

A fentebb leírt példában a 115. elem bomlási láncát lezáró 268 Db hosszú élettartamú izotóp tulajdonságai függetlenek.
A periódusos törvény szerint a 105. elem az ötödik sorban található. Amint az a 7. ábrán is látható, a nióbium (Nb) és a tantál (Ta) kémiai homológja, és kémiai tulajdonságaiban különbözik az összes könnyebb elemtől - az aktinidáktól (Z = 90 ÷ 103), amelyek a táblázatban külön csoportot képviselnek. D.I. Mengyelejev. A hosszú felezési idő miatt a 105. elemnek ez az izotópja elválasztható az összes reakcióterméktől radiokémiai módszer bomlásának utólagos mérésével - spontán hasadás. Ez a kísérlet független azonosítást ad a végső mag rendszámáról (Z = 105) és a 115. elem egymást követő alfa-bomlásai során keletkezett összes nuklidról.
Kémiai kísérletben nincs szükség visszarúgás-leválasztó használatára. A reakciótermékek rendszám szerinti szétválasztása kémiai tulajdonságaik különbségén alapuló módszerekkel történik. Ezért itt egy egyszerűbb módszert alkalmaztunk. A célpontból kiszabaduló reakciótermékeket a mozgásukban elhelyezett rézkollektorba vezették 3-4 mikron mélységig. 20-30 órás besugárzás után a gyűjtemény feloldódott. Az oldatból a transzaktinidek egy frakcióját izoláltuk - Z > 104 - a frakcióból, majd az 5. sor elemeit - Db, Nb és Ta kémiai homológjaik kíséretében. Ez utóbbiakat "markerként" adtuk az oldathoz a kémiai elválasztás előtt. A Db-t tartalmazó oldat egy cseppjét vékony hordozóra helyeztük, megszárítottuk, majd két félvezető detektor közé helyeztük, amelyek a spontán hasadás mindkét töredékét regisztrálták. Az egész szerelvényt felváltva egy neutrondetektorba helyezték, amely meghatározta a maghasadás során a töredékek által kibocsátott neutronok számát Db.
2004 júniusában 12 azonos kísérletet végeztek (S. N. Dmitriev et al.), amelyekben 15 spontán Db hasadási eseményt regisztráltak. A Db spontán hasadási töredékek kinetikus energiája körülbelül 235 MeV, átlagosan körülbelül 4 neutron bocsát ki minden egyes hasadási esemény során. Az ilyen jellemzők egy meglehetősen nehéz mag spontán hasadásában rejlenek. Emlékezzünk vissza, hogy 238 U esetében ezek az értékek körülbelül 170 MeV és 2 neutron.
A kémiai kísérlet megerősíti a fizikai kísérlet eredményeit: a 243 Am + 48 Ca reakcióban létrejött 115. elem magjai az egymást követő öt alfa-bomlás eredményeként: Z = 115 → 113 → 111 → 109 → 107 → 105 valóban vezetnek. egy hosszú életű, spontán hasadó 105-ös atommag kialakulásához. Ezekben a kísérletekben a 115. elem alfa-bomlásának leánytermékeként egy másik, eddig ismeretlen, 113-as rendszámú elemet is szintetizáltak.

7. ábra
Fizikai és kémiai kísérletek a 115. elem radioaktív tulajdonságainak vizsgálatára.
A 48 Ca + 243 At reakcióban fizikai beállítással kimutatták, hogy öt egymást követő
A 288 115 izotóp alfa-bomlásai a 105. elem hosszú élettartamú izotópjához vezetnek - 268 Db, amely
spontán módon két részre szakad. Egy kémiai kísérlet során megállapították, hogy egy 105-ös atommag spontán hasadást tapasztal.

6. A nagy kép és a jövő

kilátások

Most az új elemek mag- és atomszerkezetének részletesebb tanulmányozása a feladat, ami nagyon problematikus, elsősorban a kívánt reakciótermékek alacsony hozama miatt. A szupernehéz elemek atomszámának növelése érdekében a 48 Ca ionnyaláb intenzitásának növelése és a fizikai módszerek hatékonyságának növelése szükséges. A következő évekre tervezett nehézion-gyorsító korszerűsítése a gyorsítótechnológia legújabb vívmányainak felhasználásával lehetővé teszi, hogy az ionsugár intenzitását körülbelül ötszörösére növeljük. A második rész megoldása alapvető változtatást igényel a kísérletek beállításában; a szupernehéz elemek tulajdonságain alapuló új kísérleti technika megalkotásában található meg.

8. ábra
Nehéz és szupernehéz elemek nuklidjainak térképe.
A különböző fúziós reakcióknak megfelelő (az ábrán látható) oválisokon belüli magoknál a kibocsátott alfa részecskék felezési ideje és energiája látható (sárga négyzetek). Az adatokat az elválasztó régió kontúrtérképén mutatjuk be, aszerint, hogy a nukleáris héjak milyen mértékben járulnak hozzá az atommag kötési energiájához. Nukleáris szerkezet hiányában az egész mező fehér lenne. Ahogy sötétedik, a héjak hatása nő. Két szomszédos sáv mindössze 1 MeV-tal tér el egymástól. Ez azonban elegendő ahhoz, hogy jelentősen megnövelje az atommagok spontán hasadási stabilitását, aminek következtében a "varázslatos" számú proton- és neutronszám közelében elhelyezkedő nuklidok túlnyomórészt alfa-bomláson mennek keresztül. Másrészt a 110. és 112. elem izotópjaiban a neutronok számának 8 atomegységgel történő növekedése az atommagok alfa-bomlási periódusainak több mint 10 5-szörösére növeli.

A működési elve - a visszarúgási atommagok kinematikus leválasztója (5. ábra) - a különböző típusú reakciók kinematikai jellemzőinek különbségén alapul. A célmagok és a számunkra érdekes 48 Ca fúziós reakciótermékei előrefelé, keskeny szögkúpban ± 3 0 körülbelül 40 MeV kinetikai energiával repülnek ki a célpontból. A visszapattanó atommagok pályájának korlátozásával ezen paraméterek figyelembevételével szinte teljesen lehangoljuk az ionnyalábról, 10 4 ÷ 10 6-szor elnyomjuk a reakció melléktermékeinek hátterét, és új elemek atomjait juttatjuk a detektorba. körülbelül 40%-os hatékonyság 1 mikroszekundum alatt. Más szavakkal, a reakciótermékek szétválása "menet közben" történik.

8. ábra MASHA telepítés
A felső ábra az elválasztó diagramot és működési elvét mutatja. A célrétegből kibocsátott visszarúgási magok több mikrométeres mélységben megállnak a grafitkollektorban. A kollektor magas hőmérséklete miatt bediffundálnak az ionforrás kamrájába, kiszívódnak a plazmából, az elektromos tér hatására felgyorsulnak, és a detektor irányába eső mágneses mezők tömegével elemzik. Ebben a kialakításban egy atom tömege 1/3000 pontossággal határozható meg. Az alábbi ábra a telepítés általános nézetét mutatja.

De a telepítés magas szelektivitásának elérése érdekében fontos megőrizni, "nem elkenni" a kinematikai paramétereket - az indulási szögeket és a visszarúgási atommagok energiáját. Emiatt legfeljebb 0,3 mikrométer vastagságú célrétegeket kell használni - körülbelül háromszor kevesebbet, mint amennyi egy adott tömegű szupernehéz mag hatékony kitermeléséhez szükséges, vagy 5-6-szor kisebb, ha az egy adott elem két tömegében szomszédos izotópjának szintéziséhez jut el. Ezen túlmenően, ahhoz, hogy egy szupernehéz elem izotópjainak tömegszámairól adatokat kapjunk, hosszú és fáradságos kísérletsorozatot kell végezni - meg kell ismételni a méréseket a 48 Ca ionnyaláb különböző energiáinál.
Ugyanakkor, mint kísérleteinkből következik, a szupernehéz elemek szintetizált atomjainak felezési ideje jelentősen meghaladja a kinematikus szeparátor sebességét. Ezért sok esetben nincs szükség a reakciótermékek ilyen rövid idő alatt történő szétválasztására. Ezután lehetőség van a berendezés működési elvének megváltoztatására és a reakciótermékek szétválasztására több lépésben.
Az új telepítés sémája a 9. ábrán látható. A visszapattanó magok 2000 0 C-ra melegített kollektorba történő beültetése után az atomok az ionforrás plazmájába diffundálnak, a plazmában q = 1 + töltésig ionizálódnak, a forrásból kihúzódnak. speciális profilú mágneses mezőkben tömeggel elválasztott elektromos mezőt, és végül (a csillapítás típusától függően) a fókuszsíkban elhelyezett detektorok regisztrálják. A teljes eljárás a becslések szerint tizedmásodperctől több másodpercig is tarthat, a hőmérsékleti viszonyoktól és az elválasztott atomok fizikai-kémiai tulajdonságaitól függően. A kinematikus elválasztónak engedve az új egység a MASHA (a teljes név rövidítése Szupernehéz atomok tömegelemzője) - körülbelül 10-szeresére növeli a munka hatékonyságát, és a bomlási tulajdonságokkal együtt közvetlen mérést ad a szupernehéz atommagok tömegéről.
A moszkvai régió kormányzója által odaítélt támogatásnak köszönhetően B.V. Gromov a telepítés létrehozásához rövid idő alatt - 2 év alatt - megtervezték és legyártották, tesztelték és használatra készen álltak. A gyorsító rekonstrukciója után a MASHA beépítésével. jelentősen kibővítjük kutatásainkat az új nuklidok tulajdonságaira vonatkozóan, és megpróbálunk továbbmenni a nehezebb elemek régiójába.

(szupernehéz elemek keresése a természetben)

A szupernehéz elemek problémájának másik oldala a hosszabb élettartamú nuklidok előállításához kapcsolódik. A fentebb leírt kísérletekben csak a „sziget” szélét közelítettük meg, meredek emelkedőt találtunk, de még messze vagyunk a csúcsától, ahol a magok több ezer, sőt talán több millió évig is élhetnek. Nincs elég neutronunk a szintetizált atommagokban ahhoz, hogy megközelítsük az N=184 héjat. Ma ez elérhetetlen – nincsenek olyan reakciók, amelyek lehetővé tennék ilyen neutronban gazdag nuklidok előállítását. Talán a távoli jövőben a fizikusok képesek lesznek intenzív radioaktív ionnyalábokat használni, amelyekben a neutronok száma meghaladja a 48 Ca-atommagét. Az ilyen projekteket most széles körben vitatják meg, egyelőre nem érintve az ilyen gyorsítóóriások létrehozásához szükséges költségeket.

Megpróbálhatja azonban a másik oldalról is megközelíteni ezt a problémát.

Ha feltételezzük, hogy a leghosszabb életű szupernehéz atommagok felezési ideje 10 5 ÷ 10 6 év (nem sokban tér el az elmélet előrejelzéseitől, amely szintén bizonyos pontossággal készít becsléseket), akkor lehetséges, hogy kozmikus sugarakban is kimutathatók – tanúi az Univerzum más, fiatalabb bolygóin keletkező elemeknek. Ha még erősebben feltételezzük, hogy a "százévesek" felezési ideje több tízmillió év vagy még több is lehet, akkor jelen lehetnek a Földön, mivel nagyon kis mennyiségben maradtak életben attól a pillanattól kezdve, hogy az elemek keletkeztek a Földön. Naprendszer napjainkig.
A lehetséges jelöltek közül előnyben részesítjük a 108. elem (Hs) izotópjait, amelyek magja körülbelül 180 neutront tartalmaz. A rövid élettartamú 269 Hs izotóppal (T 1/2 ~ 9 s) végzett kémiai kísérletek kimutatták, hogy a 108-as elem, amint az a periódusos törvény szerint várható volt, a 76-os elem kémiai homológja - ozmium (Os).

10. ábra
Telepítés a 108-as elem bomlása során az atommagok spontán hasadásából származó neutronvillanások regisztrálására. (Föld alatti laboratórium Modanban, Franciaországban)

Ekkor egy fémozmium minta nagyon kis mennyiségben tartalmazhatja az Eka(Os) elemet. Az Eka(Os) jelenléte az ozmiumban annak radioaktív bomlása alapján határozható meg. Lehetséges, hogy egy szupernehéz hosszú máj spontán hasadást tapasztal, vagy spontán hasadás következik be egy könnyebb és rövidebb életű lány korábbi alfa- vagy béta-bomlásai (a radioaktív átalakulás egy fajtája, amelyben az atommag egyik neutronja protonná alakul) után. vagy unokája mag. Ezért az első szakaszban lehetőség van egy kísérlet felállítására egy ozmiumminta spontán hasadásának ritka eseményeinek regisztrálására. Egy ilyen kísérlet készül. A mérések ez év végén kezdődnek és 1-1,5 évig tartanak. A szupernehéz atommag bomlását a spontán hasadást kísérő neutronvillanás regisztrálja. A kozmikus sugarak által keltett neutronok hátterétől való megvédése érdekében a méréseket az Alpok alatt, a Franciaországot Olaszországgal összekötő alagút közepén, a 4000 méteres víznek megfelelő mélységben található földalatti laboratóriumban végzik. egyenértékű réteg.
Ha a mérés évében legalább egy szupernehéz mag spontán hasadása észlelhető, akkor ez a 108-as elem körülbelül 5-ös koncentrációjának felel meg az Os-mintában. × 10 -15 g/g., Felezési ideje 10 9 év. Egy ilyen kis érték mindössze 10-16 százaléka a földkéreg uránkoncentrációjának.
A kísérlet ultra-nagy érzékenysége ellenére kicsi az esély a relikvia, szupernehéz nuklidok kimutatására. De minden tudományos kutatásnak mindig van egy kis esélye... Semmiféle hatás nem ad felső határt a hosszú máj felezési idejére T 1/2 szinten. ≤ 3× 10 7 éves. Nem annyira lenyűgöző, de fontos az atommagok tulajdonságainak megértéséhez a szupernehéz elemek új stabilitási régiójában.

Keresési eredmények a \"stabil elemek\" kifejezésre. A szupernehéz elemekről Szupernehéz elemek a stabilitás szigetén Az atommag stabilitásának elméleti és kísérleti vizsgálata okot adott a szovjet fizikusoknak az eddig alkalmazott módszerek felülvizsgálatára. nehéz transzuránok előállításának módszerei. Dubnában úgy döntöttek, hogy új utakat választanak, és célpontot vesznek vezetés bizmut. Az atommag, akárcsak az atom egésze, rendelkezik héjszerkezet. 2-8-20-28-50-82-114-126-164 protont tartalmazó atommagok (vagyis ilyen sorszámú atommagok) és 2-8-20-28-50-82-126- 184-196- 228-272-318 neutron a héjuk teljes szerkezete miatt. Ezeket a nézeteket csak a közelmúltban erősítették meg számítógépes számítások. Ez a szokatlan stabilitás mindenekelőtt az egyes elemek térbeli bőségességének tanulmányozása során keltett fel szemet. izotópok, amelyek rendelkeznek ezekkel a nukleáris számokkal, varázslatnak nevezik. A 209 Bi bizmut izotóp, amelynek 126 neutronja van, egy ilyen mágikus nuklid. Ide tartoznak az izotópok is. oxigén, kalcium, ón. Kétszer mágikusak: a hélium esetében a 4 He izotóp (2 proton, 2 neutron), a kalcium esetében - 48 Ca (20 proton, 28 neutron), az ólom esetében - 208 Pb (82 proton, 126 neutron). Különleges mag erőssége jellemzi őket. Új típusú ionforrások és erősebb nehézion-gyorsítók felhasználásával – az U-200-as és U-300-as egységeket Dubnában párosították, G. N. Flerov és Yu. Ts. Oganesyan csoportja hamarosan kialakult. nehéz ionáramlás rendkívüli energiával. A magfúzió elérése érdekében a szovjet fizikusok 280 MeV-os krómionokat lőttek ki ólomból és bizmutból készült célpontokra. Mi történhetett? 1974 elején a dubnai atomtudósok 50 esetet regisztráltak egy ilyen bombázás során, ami azt jelzi, a 106. elem kialakulása, amely azonban 10 -2 s után lebomlik. Ez az 50 atommag a következő séma szerint jött létre: 208 Pb + 51 Cr = 259 X Kicsit később Ghiorso és Seaborg a Lawrence Berkeley laboratóriumban arról számoltak be, hogy szintetizáltak egy új izotópot, 106 th, egy 263 tömegszámú elem a kalifornium-249 oxigénionokkal történő bombázásával a Super-HILAC készülékben. Mi lesz az új elem neve? A korábbi nézeteltéréseket félretéve a tudományos versenyben egymással versengő Berkeley és Dubna két csoportja ezúttal konszenzusra jutott. Még túl korai nevekről beszélni – mondta Hovhannisyan. Ghiorso pedig hozzátette, hogy úgy döntöttek, hogy a helyzet tisztázásáig tartózkodnak minden javaslattól a 106. elem elnevezésével kapcsolatban. A Dubnai Nukleáris Reakciók Laboratóriuma 1976 végére befejezte a 107. elem szintézisével kapcsolatos kísérletsorozatot; kiindulási anyagként szolgált a dubnai "alkimisták" számára mágikus"Bizmut-209. Amikor 290 MeV energiájú krómionokkal bombázták, izotóppal alakult 107 -edik elem: 209 Bi + 54 Cr = 261 X + 2 n A 107. elem 0,002 s felezési idővel spontán lebomlik, és emellett alfa-részecskéket bocsát ki. A 106. és 107. elemre talált 0,01 és 0,002 s felezési idő óvatossá tett bennünket. Végül is több nagyságrenddel nagyobbnak bizonyultak, mint amit a számítógépes számítások előre jeleztek. Talán a 107. elemet már érezhetően befolyásolta a protonok és neutronok későbbi varázslatos számának közelsége - 114, ami növeli a stabilitást? Ha igen, akkor volt remény a 107-es elem hosszú élettartamú izotópjainak kinyerésére, például héj eltávolításával. berkelium neonionok. A számítások azt mutatták, hogy a reakció során keletkező neutronban gazdag izotóp felezési ideje meghaladja az 1 s-ot. Ez lehetővé tenné a 107. elem kémiai tulajdonságainak tanulmányozását - ecaria. Az első transzuránium leghosszabb életű izotópja, a 93-as elem, a neptunium-237 felezési ideje 2 100 000 év; a 100. elem legstabilabb izotópja - fermium-257 - csak 97 nap. A 104. elemtől kezdve felezési idők csak a másodperc töredékei. Ezért úgy tűnt, egyáltalán nem volt remény ezen elemek felfedezésére. Miért van szükség további kutatásra? Albert Ghiorso, az Egyesült Államok vezető transzurán szakértője egyszer ezt mondta ezzel kapcsolatban: " A további elemek keresésének folytatásának oka egyszerűen az emberi kíváncsiság kielégítése – mi történik az utca következő kanyarulatában? Ez azonban természetesen nem csupán tudományos érdekesség, Ghiorso mindazonáltal világossá tette, mennyire fontos az ilyen alapkutatások folytatása. Az 1960-as években a mágikus nukleáris számok elmélete egyre nagyobb jelentőséget kapott. Az "instabilitás tengerében" a tudósok kétségbeesetten próbáltak megmentést találni. a viszonylagos stabilitás szigete", amelyen az atomkutató lába szilárdan támaszkodhatott. Bár ezt a szigetet még nem fedezték fel, a "koordinátái" ismertek: a 114-es elem, kivezetni, egy nagy stabilitási régió központjának tekinthető. A 114-es elem 298-as izotópja régóta tudományos viták tárgya, mivel 114 protonjával és 184 neutronjával egyike azoknak a kétszeresen mágikus atommagoknak, amelyek élettartamát jósolják. De mit jelent a hosszú élettartam? Az előzetes számítások azt mutatják, hogy a felezési idő az alfa-részecskék felszabadulásával 1-1000 év, a spontán hasadás tekintetében pedig 108-1016 év. Az ilyen ingadozásokat, amint azt a fizikusok rámutatják, a „számítógépes kémia” közelsége magyarázza. Nagyon biztató felezési időket jósolnak a következő stabilitásszigetnek, a 164-es elemnek, félrevezetni. A 164., 482-es tömegszámú elem izotópja is kétszeresen varázslatos: magját 164 proton és 318 neutron alkotja. A tudomány érdekli és igazságos mágikus szupernehéz elemek, mint például a 110-es elem 294-es izotópja vagy a 126-os elem 310-es izotópja, amelyek mindegyike 184 neutront tartalmaz. Elképesztő, ahogy a kutatók egészen komolyan zsonglőrködnek ezekkel a képzeletbeli elemekkel, mintha már léteznének. Egyre több új adatot nyernek ki a számítógépből, és most már biztosan tudni, hogy mit tulajdonságoknak – nukleáris, krisztallográfiai és kémiai – rendelkezniük kell ezekkel a szupernehéz elemekkel. Pontos adatok gyűlnek a szakirodalomban olyan elemekről, amelyeket az emberek 50 év múlva fedezhetnek fel. Jelenleg a nukleáris tudósok az instabilitás tengerét járják felfedezésekre várva. Mögöttük szilárd talaj volt: a természetben előforduló radioaktív elemekből álló félsziget, amelyet tórium- és urándombok jellemeztek, és egy messzemenő szilárd talaj az összes többi elemmel és csúcsokkal. ólom, ónés kalcium. A bátor tengerészek régóta a nyílt tengeren vannak. Váratlan helyen sekélyt találtak: a nyitott 106-os és 107-es elemek a vártnál stabilabbak. Az elmúlt években hosszú ideig vitorláztunk az instabilitás tengerén, érvel G. N. Flerov, és hirtelen, az utolsó pillanatban megéreztük a talajt a lábunk alatt. Véletlenszerű víz alatti szikla? Vagy a fenntarthatóság régóta várt szigetének homokpadja? Ha a második helyes, akkor valódi lehetőségünk van az alkotásra stabil szupernehéz elemek új periodikus rendszere csodálatos tulajdonságokkal. Miután a 114-es, 126-os, 164-es sorozatszámok melletti stabil elemek hipotézise ismertté vált, a kutatók szerte a világon lecsaptak ezekre. szupernehéz"atomok. Egy részük, feltételezhetően hosszú felezési idővel, azt remélte, hogy legalább nyomok formájában megtalálhatók a Földön vagy az űrben. Végül is, amikor naprendszerünk keletkezett, ezek az elemek is léteztek, mint az összes többi. Szupernehéz elemek nyomai- mit kell ezen érteni? Mivel képesek spontán hasadni két nagy tömegű és energiájú nukleáris töredékre, ezeknek a transzuránoknak egyértelmű pusztulási nyomokat kellett hagyniuk a közeli anyagban. Hasonló nyomok láthatók az ásványokban mikroszkóp alatt, miután maratták őket. A pusztítás nyomainak eme módszerével ma már nyomon követhető a rég elhalt elemek létezése. A megmaradt nyomok szélességéből az elem sorszámát is meg lehet becsülni - a pálya szélessége arányos a magtöltés négyzetével. "Élő" még mindig szupernehéz elemeket is remélnek feltárni, annak alapján, hogy ismételten neutronokat bocsátanak ki. A spontán hasadási folyamat során ezek az elemek legfeljebb 10 neutront bocsátanak ki. Szupernehéz elemek nyomait az óceán mélyéről származó mangáncsomókban, valamint a sarki tengerek gleccsereinek olvadása utáni vizekben keresték. Eddig hiába. G. N. Flerov és munkatársai egy ókori 14. századi vitrin ólomüvegét, egy 19. századi leideni korsót és egy 18. századi ólomkristályból készült vázát vizsgáltak meg. Először is a spontán hasadás több nyoma mutatott rá kivezetni- 114. elem. Amikor azonban a dubnai tudósok megismételték méréseiket egy rendkívül érzékeny neutrondetektorral a Szovjetunió legmélyebb sóbányájában, nem kaptak pozitív eredményt. A kozmikus sugárzás, amely nyilvánvalóan okozta a megfigyelt hatást, nem tudott ilyen mélységig behatolni. 1977-ben Flerov professzor azt javasolta, hogy végre felfedezte " új transzurán jelek"amikor a Kaszpi-tenger Cheleken-félszigetének mély termálvizeit tanulmányozták. A bejelentett esetek száma azonban túl kicsi volt ahhoz, hogy egyértelmű besorolást lehessen adni. Egy évvel később Flerov csoportja havonta 150 spontán megosztást regisztrált. Ezeket az adatokat termálvizekből származó ismeretlen transzuránnal töltött ioncserélővel végzett munka során kaptuk. Flerov több milliárd évre becsülte a jelenlévő elem felezési idejét, amelyet még nem tudott elkülöníteni. Más kutatók más irányba mentek el. Fowler professzor és munkatársai a Bristoli Egyetemen nagy magasságban végeztek kísérleteket léggömbökkel. A kis mennyiségű mag detektorai segítségével számos olyan területet tártak fel, ahol a nukleáris töltés meghaladja a 92-t. Brit kutatók úgy vélték, hogy az egyik nyom még a 102 ... 108-as elemekre is utal. Később módosítást hajtottak végre: az ismeretlen elem 96-os sorszámú ( curium). Hogyan kerülnek ezek a szupernehéz részecskék a földgömb sztratoszférájába? Eddig számos elméletet terjesztettek elő. Szerintük a nehéz atomoknak szupernóva-robbanásokból vagy más asztrofizikai folyamatokból kell keletkezniük, és kozmikus sugárzás vagy por formájában el kell jutniuk a Földre - de csak 1000-1 000 000 év múlva. Ezeket a kozmikus csapadékokat jelenleg mind a légkörben, mind a mélytengeri üledékekben keresik. Tehát szupernehéz elemek lehetnek a kozmikus sugárzásban? Igaz, a Skylab kísérletet 1975-ben végrehajtó amerikai tudósok szerint ez a hipotézis nem igazolódott be. Egy űrlaboratóriumban, amely körbejárta a Földet, detektorokat telepítettek, amelyek elnyelik az űrből származó nehéz részecskéket; csak találtak híres elemek nyomai. Az 1969-es első holdraszállás után a Földre hozott holdport nem kevésbé alaposan megvizsgálták szupernehéz elemek jelenlétére. Amikor 0,025 mm-ig terjedő "hosszú életű" részecskék nyomait találták, egyes kutatók úgy vélték, hogy ezek a 110-119 elemekhez köthetők. Hasonló eredményeket kaptak a különböző meteoritmintákban található xenon nemesgáz izotóp-összetételének anomáliás vizsgálata során. A fizikusok azt a véleményüket fejezték ki, hogy ez a hatás csak a szupernehéz elemek létezésével magyarázható. A dubnai szovjet tudósok, akik 1969 őszén 20 kg-ot elemeztek a Mexikóban lehullott Allende meteoritból, három hónapos megfigyelés eredményeként több spontán repedést is kimutathattak. Azonban miután megállapították, hogy „természetes” plutónium-244, amely egykor naprendszerünk szerves részét képezte, teljesen hasonló nyomokat hagy maga után, az értelmezést elkezdték körültekintőbben végezni. Másfél évszázaddal ezelőtt, amikor Dmitrij Ivanovics Mengyelejev felfedezte a periódusos törvényt, mindössze 63 elemet ismertek. Táblázatba rendezve könnyen felbonthatók periódusokra, amelyek mindegyike aktív alkálifémekkel nyílik, és (mint később kiderült) inert nemesgázokkal végződik. Azóta a periódusos rendszer mérete csaknem megkétszereződött, és minden bővítéssel újra és újra megerősítették a periódusos törvényt. A rubídium olyan hasonló a káliumhoz és a nátriumhoz, mint a xenon a kriptonhoz és az argonhoz, a szén alatt a szilícium található, ami sok tekintetben hasonlít hozzá... Ma már ismert, hogy ezeket a tulajdonságokat az atom körül keringő elektronok száma határozza meg sejtmag. Sorra töltik meg az atom "energetikai héját", mint a nézők, akik sorra ülnek a színházban: az utolsó határozza meg az egész elem kémiai tulajdonságait. Egy teljesen kitöltött utolsó héjjal rendelkező atom (mint a hélium a két elektronjával) inert lesz; az egy "extra" elektront tartalmazó elem (például a nátrium) aktívan kémiai kötéseket hoz létre. A pályán lévő negatív töltésű elektronok száma összefügg az atommagban lévő pozitív protonok számával, és a protonok száma különbözteti meg a különböző elemeket. De ugyanannak az elemnek a magjában különböző számú neutron lehet, nincs töltésük, és nem befolyásolják a kémiai tulajdonságokat. De a hidrogén a neutronok számától függően nehezebb is lehet, mint a hélium, és a lítium tömege elérheti a hetet a „klasszikus” hat atomegység helyett. És ha a ma ismert elemek listája megközelíti a 120-at, akkor az atommagok (nuklidok) száma meghaladta a 3000-et. Legtöbbjük instabil, és egy idő után lebomlik, a radioaktív bomlás során „extra” részecskéket dobva ki. Még több nuklid elvileg nem tud létezni, azonnal szétesik. Tehát a stabil atommagok kontinense neutronok és protonok instabil kombinációinak egész tengerét veszi körül. A volatilitás tengere Az atommag sorsa a benne lévő neutronok és protonok számától függ. Az 1950-es években előadott, az atommag szerkezetére vonatkozó héjelmélet szerint a benne lévő részecskék energiaszintjük szerint ugyanúgy oszlanak meg, mint az atommag körül keringő elektronok. Bizonyos számú proton és neutron különösen stabil konfigurációt ad teljesen kitöltött proton- vagy neutronhéjjal - 2, 8, 20, 28, 50, 82 darab, a neutronok esetében pedig 126 részecske. Ezeket a számokat "varázslatos" számoknak nevezik, és a legstabilabb atommagok "kétszeresen mágikus" számú részecskét tartalmaznak - például 82 protont és 126 neutront ólomban, vagy kettőt egy közönséges hélium atomban, amely a második legelterjedtebb elem a világon. világegyetem. A Földön található elemek következetes "kémiai kontinense" ólommal végződik. Ezt egy sor mag követi, amelyek sokkal kevesebben léteznek, mint bolygónk kora. Belében csak kis mennyiségben tartósíthatók, mint az urán és a tórium, vagy akár nyomokban is, mint plutónium. A kőzetből lehetetlen kinyerni, és a plutóniumot mesterségesen, reaktorokban állítják elő, uráncélpont neutronokkal történő bombázásával. A modern fizikusok általában úgy kezelik az atommagokat, mintha egy tervező részei lennének, és arra kényszerítik őket, hogy egyes neutronokat, protonokat vagy egész atommagokat kapcsoljanak össze. Ez lehetővé teszi egyre több nehéz nuklidok beszerzését az "Instabilitás tengere"-szorosának átkelésével. Az utazás célját az atommag szerkezetének ugyanaz a héjelmélete sugallja. Ez a szupernehéz elemek megfelelő (és nagyon nagy) számú neutronnal és protonnal rendelkező vidéke, a legendás "stabilitás szigete". A számítások szerint a helyi "lakók" egy része már nem a mikroszekundumok töredékéig, hanem sok nagyságrenddel tovább létezik. „Bizonyos közelítéssel vízcseppeknek tekinthetők” – magyarázta nekünk Jurij Oganeszjan, az Orosz Tudományos Akadémia akadémikusa. - Az ólomig gömb alakú és stabil magok következnek. Utánuk egy közepesen stabil magokból - például tóriumból vagy uránból - álló félsziget következik, amelyet egy sekély, erősen deformált magok húznak ki, és instabil tengerré szakadnak le... De még távolabb, a szoroson túl is előfordulhat egy gömb alakú magokból, szupernehéz és stabil elemekből álló új régió 114-es, 116-os számmal és még tovább." A "Stabilitás szigetén" egyes elemek élettartama évekig, sőt akár több millió évig is eltarthat. a stabilitás szigete Transzurán elemek a deformált magjukkal urán, tórium vagy plutónium célpontok neutronokkal történő bombázásával hozhatók létre. Ha a gyorsítóban szétszórt könnyű ionokkal bombázzuk őket, egymás után számos, még nehezebb elemet kaphatunk – de valamikor lesz egy határ. „Ha a különböző reakciókat – neutronok hozzáadását, ionok hozzáadását – különböző „hajóknak” tekintjük, akkor nem mindegyik segít elhajózni a „stabilitás szigetére” – folytatja Jurij Oganesjan. - Ehhez egy "edény" és több kell, és egy másik kialakítás. Az uránnál nehezebb mesterséges elemek neutronban gazdag nehéz atommagjait kellene célpontként használni, és azokat nagy, nehéz neutronokban gazdag izotópokkal, például kalcium-48-cal kellene bombázni. Egy ilyen "hajón" csak egy nagy nemzetközi tudóscsapat tudott dolgozni. Az Elektrokhimpribor üzem mérnökei és fizikusai a természetes kalciumból izolálták a rendkívül ritka 48-as izotópot, amely itt 0,2% alatti mennyiségben található. A kaliforniai uránból, plutóniumból, americiumból, kúriumból származó célpontokat a Dimitrograd Research Institute of Atomic Reactors, a Livermore National Laboratory és az Oak Ridge National Laboratory készítette az USA-ban. Nos, az új elemek szintézisével kapcsolatos legfontosabb kísérleteket Oganesyan akadémikus végezte a Joint Institute for Nuclear Physics-ben (JINR), a Flerov Nukleáris Reakciók Laboratóriumában. „A dubnai gyorsítónk évente 6-7 ezer órát dolgozott, a kalcium-48 ionokat a fénysebesség körülbelül 0,1-ére gyorsította fel” – magyarázza a tudós. - Erre az energiára azért van szükség, hogy egyesek a célpontot eltalálva legyőzzék a Coulomb-taszító erőket, és egyesüljenek annak atommagjaival. Például a 92. elem, az urán, egy 112-es számú új elem magját adja, a plutónium - 114 és a kalifornium - 118. „Az új szupernehéz elemek keresése lehetővé teszi számunkra, hogy megválaszoljuk a tudomány egyik legfontosabb kérdését: hol húzódik anyagi világunk határa?” „Az ilyen magoknak már elég stabilnak kell lenniük, és nem bomlanak le azonnal, hanem egymás után alfa-részecskéket, héliummagokat bocsátanak ki. És tökéletesen képesek vagyunk regisztrálni őket ”- folytatja Hovhannisyan. A szupernehéz atommag egy alfa-részecskét kilök, és két atomszámmal könnyebb elemmé változik. A leánymag viszont elveszít egy alfa-részecskét, és „unokává” válik - még négy könnyebbé, és így tovább, amíg a szekvenciális alfa-bomlás folyamata véletlenszerű megjelenéssel és azonnali spontán hasadással, egy instabil mag halálával végződik. az „instabilitás tengerében”. Az alfa-részecskék ezen "genealógiája" alapján Oganesyan és munkatársai nyomon követték a gyorsítóban nyert nuklidok átalakulásának teljes történetét, és felvázolták a "stabilitás szigetének" közeli partvidékét. Fél évszázados hajózás után az első emberek landoltak rajta. új Föld Már a 21. század első évtizedében az aktinidák és a felgyorsított kalcium-48 ionok fúziós reakciói során 113 és 118 közötti elemek atomjai szintetizálódtak, amelyek a "Stabilitás szigete" partján feküdtek, messze szárazföld". Fennállásuk ideje már nagyságrendekkel hosszabb a szomszédokénál: például a 114-es elemet nem ezredmásodpercekig tárolják, mint a 110., hanem tíz, sőt több száz másodpercig. „Ilyen anyagok már rendelkezésre állnak a kémia számára” – mondja Oganesyan akadémikus. „Tehát visszatérünk az utazás legelejére, és most ellenőrizhetjük, hogy betartják-e számukra Mengyelejev időszakos törvényét. A 112. elem a higany és a kadmium, a 114. elem pedig az ón és az ólom analógja lesz? A 112. elem (kopernicium) izotópjával végzett legelső kémiai kísérletek megmutatták: úgy tűnik, meg is lesznek. A bombázás során a célpontból kirepülő koperniciummagokat egy hosszú, 36 párosított detektort tartalmazó, részben arannyal borított csőbe irányították. A higany könnyen képez stabil intermetallikus vegyületeket az arannyal (ezt a tulajdonságot használják az ősi aranyozási technikában). Ezért a higanynak és a hozzá közel álló atomoknak a legelső detektorok aranyfelületén kell megtelepedniük, míg a radon és a nemesgázokhoz közeli atomok elérhetik a cső végét. A periódusos törvényt kötelességtudóan követve Kopernikusz a higany rokonának bizonyult. De ha a higany volt az első ismert folyékony fém, akkor a kopernicium lehet az első gáznemű: forráspontja szobahőmérséklet alatt van. Jurij Oganesjan szerint ez még csak egy halvány kezdet, és a „Stabilitás szigetéről” származó szupernehéz elemek a kémia új, fényes és szokatlan területét nyitják meg előttünk. De egyelőre a stabil elemek szigetének lábánál ácsorogtunk. Várhatóan a 120. és az azt követő magok valóban stabilnak bizonyulhatnak, és hosszú évekig, vagy akár több millió évig is léteznek, stabil vegyületeket képezve. Ezeket azonban már nem lehet ugyanazzal a kalcium-48-cal előállítani: nincsenek kellően hosszú élettartamú elemek, amelyek ezekkel az ionokkal kombinálva a szükséges tömegű magokat adnák. A kalcium-48 ionok nehezebbre cserélésére tett kísérletek szintén kudarcot vallottak eddig. Ezért az új keresések érdekében a vitorlás tudósok felkapták a fejüket, és az eget nézték. Tér és gyár Világunk eredeti összetétele nem különbözött a változatosságtól: az Ősrobbanásban csak a hidrogén jelent meg kis hélium-szennyeződésekkel - a legkönnyebb atomokkal. A periódusos rendszer többi elismert résztvevője magfúziós reakciókban, csillagok mélyén és szupernóva-robbanásokban jelent meg. Az instabil nuklidok gyorsan lebomlanak, a stabilak, például az oxigén-16 vagy a vas-54 felhalmozódtak. Nem meglepő, hogy olyan nehéz instabil elemek, mint az americium vagy a kopernicium, nem találhatók a természetben. De ha valóban létezik valahol egy "stabilitás szigete", akkor legalább kis mennyiségben szupernehéz elemeket kell találni az Univerzum hatalmasságában, és egyes tudósok a kozmikus sugárzás részecskéi között keresik őket. Oganesyan akadémikus szerint ez a megközelítés még mindig nem olyan megbízható, mint a jó öreg bombázás. „A Stabilitás-sziget „tetején” az igazán hosszú életű atommagok szokatlanul sok neutront tartalmaznak” – mondja a tudós. „Ezért bizonyult a neutronban gazdag kalcium-48 olyan sikeres atommagnak a neutronban gazdag célelemek bombázására. A kalcium-48-nál nehezebb izotópok azonban instabilok, és rendkívül kicsi az esélye annak, hogy természetesen összeolvadnak szuperstabil atommagokká. Ezért a Moszkva melletti Dubnában lévő laboratórium a nehezebb, bár nem olyan sikeres magokat alkalmazta a mesterséges célelemek hámozására, mint a kalcium. „Most az úgynevezett szupernehéz elemek gyárának létrehozásával vagyunk elfoglalva” – mondja Oganesyan akadémikus. - Ebben ugyanazokat a célpontokat bombázzák majd titán vagy króm atommagokkal. Két és négy protonnal többet tartalmaznak, mint a kalcium, ami azt jelenti, hogy 120 vagy annál nagyobb tömegű elemeket adhatnak nekünk. Érdekes lesz látni, hogy a „szigeten” kötnek-e ki, vagy új szorost nyitnak mögötte.	A Coulomb-gát közelében lévő kriptonionok energiáján a 118-as elem képződésének három esetét figyelték meg. A 293 118 sejtmagot szilíciumdetektorba ültették, és hat egymást követő α-bomlásból álló láncot figyeltek meg, amely a 269 Sg izotópnál végződött. A 118-as elem gyártásának keresztmetszete ~2 pikobarn volt. A 293 118 izotóp felezési ideje 120 ms. ábrán. A 3. ábrán a 293 118 izotóp egymást követő α-bomlási lánca látható, és az α-bomlás eredményeként keletkezett leánymagok felezési ideje. Különböző elméleti modellek alapján kiszámítottam a szupernehéz atommagok bomlási jellemzőit. Ezen számítások egyikének eredményeit a 1-1. 4. Adott a páros-páros szupernehéz magok felezési ideje a spontán hasadás (a), α-bomlás (b), β-bomlás (c) és az összes lehetséges bomlási folyamat (d) vonatkozásában. A spontán hasadás szempontjából a legstabilabb mag (4a. ábra) a Z = 114 és N = 184 atommag. Felezési ideje spontán hasadásra nézve ~10 16 év. A 114. elem izotópjainál, amelyek 6-8 neutronnal különböznek a legstabilabbaktól, a felezési idő 10-15 nagyságrenddel csökken. Az α-bomláshoz viszonyított felezési idők a 2. ábrán láthatók. 4b. A legstabilabb mag a Z régióban található< 114 и N = 184 (T 1/2 = 10 15 лет). Для изотопа 298 114 период полураспада составляет около 10 лет. A β-bomlás szempontjából stabil magokat az 1-1. 4c sötét pontok. ábrán. A 4d a teljes felezési időt mutatja. A központi kontúron belül elhelyezkedő egyenletes-egyenletes magoknál ezek ~10 5 év. Így az összes bomlástípus figyelembevétele után kiderül, hogy a Z = 110 és N = 184 környezetében lévő magok a "stabilitás szigetét" alkotják. A 294 110 mag felezési ideje körülbelül 10 9 év. A Z értéke és a héjmodell által megjósolt 114-es mágikus szám közötti különbség a hasadás (amelyhez képest a Z = 114-es mag a legstabilabb) és az α-bomlás (amelyhez képest mely magok kisebb Z stabilak). A páratlan és páratlan magoknál a felezési idő az α-bomlás és a spontán hasadás függvényében nő, a β-bomlástól függően csökken. Megjegyzendő, hogy a fenti becslések erősen függnek a számításokhoz használt paraméterektől, és csak a kísérleti kimutatásukhoz elég hosszú élettartamú szupernehéz magok létezésének lehetőségére utalnak. A szupernehéz atommagok egyensúlyi alakjára és felezési idejére vonatkozó újabb számítás eredményeit az ábra mutatja. 5, 11.11. ábrán. A 11.10. ábra az egyensúlyi deformációs energia függését mutatja a neutronok és protonok számától a Z = 104-120 atommagok esetében. A deformációs energiát az egyensúlyi és a gömb alakú magok energiái közötti különbségként határozzuk meg. Ezekből az adatokból látható, hogy a Z = 114 és N = 184 régióknak olyan magokat kell tartalmazniuk, amelyek alapállapotban gömb alakúak. Az összes eddig felfedezett szupernehéz mag (az 5. ábrán sötét gyémántokkal láthatók) deformálódott. A könnyű gyémántok olyan magokat mutatnak, amelyek a β-bomlás szempontjából stabilak. Ezeknek az atommagoknak az α-bomlás vagy a hasadás eredményeként el kell bomlniuk. A fő bomlási csatornának α-bomlásnak kell lennie. A páros-páros β-stabil izotópok felezési idejét az 1. ábra mutatja. 6. Ezen előrejelzések szerint a legtöbb sejtmag felezési ideje várhatóan sokkal hosszabb lesz, mint a már felfedezett szupernehéz magoknál (0,1-1 ms). Például a 292 110 atommag esetében az élettartam körülbelül 51 év. Így a modern mikroszkópos számítások szerint a szupernehéz atommagok stabilitása meredeken növekszik az N = 184 neutronmágikus számhoz közeledve. Egészen a közelmúltig a Z = 112-es elem egyetlen izotópja a 277 112 izotóp volt, amelynek fél- élettartama 0,24 ms. A nehezebb izotóp 283 112 a hidegfúziós reakcióban 48 Ca + 238 U. Besugárzási idő 25 nap. A 48 Ca-ion teljes száma a célponton 3,5·10 18 . Két esetet regisztráltak, amelyeket a kialakult 283 112 izotóp spontán hasadásaként értelmeztek. Ennek az új izotópnak a felezési idejére a T 1/2 = 81 s becslést kaptuk. Látható tehát, hogy a 283112 izotóp neutronszámának 6 egységgel való növekedése a 277112 izotóphoz képest 5 nagyságrenddel növeli az élettartamot. ábrán. A 7. ábra a seaborgium Sg (Z = 106) izotópjainak mért élettartamát mutatja a különböző elméleti modellek előrejelzéseivel összehasonlítva. Figyelemre méltó, hogy az N = 164 izotóp élettartama csaknem egy nagyságrenddel csökken az N = 162 izotóp élettartamához képest. A stabilitás szigetéhez legközelebbi megközelítés a 76 Ge + 208 Pb reakcióban érhető el. Szupernehéz, majdnem gömb alakú mag képződhet fúziós reakcióban, amelyet γ-kvantumok vagy egy neutron kibocsátása követ. Becslések szerint az így létrejövő 284 114-es magnak körülbelül 1 ms felezési idejű α-részecskék kibocsátásával kell bomlani. A 271 108 és 267 106 magok α-bomlásainak tanulmányozásával további információ nyerhető a héj kitöltésével kapcsolatban az N = 162 régióban, ezeknek a magoknak a felezési ideje 1 perc. és 1 óra. A 263 106, 262 107, 205 108, 271,273 110 atommagok esetében izoméria várható, melynek oka a részhéjak kitöltése j = 1/2 és j = 13/2 értékkel az N = 162 tartományban deformált magok esetén. alapállapot. ábrán. A 8. ábra az Rf (Z = 104) és Hs (Z = 108) elemek képződésének kísérletileg mért gerjesztési függvényeit mutatja be a beeső 50 Ti és 56 Fe ionok fúziós reakcióihoz a 208 Pb célmaggal. A keletkező összetett atommagot egy vagy két neutron kibocsátásával hűtik le. A nehézion-fúziós reakciók gerjesztési funkcióira vonatkozó információk különösen fontosak a szupernehéz atommagok előállításához. A nehézionok fúziós reakciójában a Coulomb-erők és a felületi feszültség erőinek hatását pontosan ki kell egyensúlyozni. Ha a beeső ion energiája nem elég nagy, akkor a minimális megközelítési távolság nem lesz elegendő a bináris magrendszer egyesüléséhez. Ha a beeső részecske energiája túl nagy, akkor a létrejövő rendszer nagy gerjesztési energiával rendelkezik, és nagy valószínűséggel töredékekre bomlik. Az összeolvadás hatékonyan az ütköző részecskék meglehetősen szűk energiatartományában megy végbe. A minimális számú (1-2) neutron kibocsátásával járó fúziós reakciók különösen érdekesek, mert szintetizált szupernehéz magokban kívánatos a legnagyobb N/Z arány. ábrán. A 9. ábra az atommagok fúziós potenciálját mutatja a reakcióban 64 Ni + 208 Pb 272 110. A legegyszerűbb becslések szerint az alagúthatás valószínűsége magfúzió esetén ~ 10 -21 , ami jóval alacsonyabb, mint a megfigyelt keresztmetszet. Ez a következőképpen magyarázható. Az atommagok középpontjai között 14 fm távolságban a 236,2 MeV kezdeti kinetikus energiát a Coulomb-potenciál teljesen kompenzálja. Ilyen távolságban csak a mag felszínén található nukleonok érintkeznek. Ezeknek a nukleonoknak az energiája kicsi. Ezért nagy a valószínűsége annak, hogy a nukleonok vagy nukleonpárok elhagyják a pályákat az egyik magban, és a társmag szabad állapotaiba költöznek. A nukleonok átvitele a lövedékmagból a célmagba különösen vonzó, ha a 208Pb kétszeresen mágikus ólomizotópot használjuk célpontként. A 208 Pb-ben a h 11/2 proton részhéj és a h 9/2 és i 13/2 neutron részhéj töltődik be. Kezdetben a protonok átvitelét a proton-proton vonzási erők, majd az alhéj h 9/2 kitöltése után a proton-neutron vonzási erők serkentik. Hasonlóképpen, a neutronok a szabad alhéjba i 11/2 költöznek, és a már megtöltött i 13/2 részhéj neutronjai vonzzák őket. A párosítási energia és a nagy orbitális impulzus miatt egy nukleonpár átvitele valószínűbb, mint egyetlen nukleon átvitele. A 64 Ni 208 Pb-ből két proton átvitele után a Coulomb-gát 14 MeV-tal csökken, ami elősegíti a kölcsönható ionok közötti szorosabb érintkezést és a nukleontranszfer folyamatának folytatását. A munkálatokban [V.V. Volkov. Mély rugalmatlan transzferek magreakciói. M. Energoizdat, 1982; V.V. Volkov. Izv. AN SSSR sorozat fiz., 1986 v. 50 p. 1879] részletesen tanulmányozta a fúziós reakció mechanizmusát. Kimutatták, hogy már a befogás szakaszában a beeső részecske kinetikai energiájának teljes disszipációja után bináris magrendszer jön létre, és az egyik mag nukleonjai fokozatosan, héjról héjra kerülnek át egy másik magba. Azaz a magok héjszerkezete jelentős szerepet játszik az összetett mag kialakulásában. E modell alapján meglehetősen jól le lehetett írni az összetett atommagok gerjesztési energiáját és a hidegfúziós reakciókban 102-112 elem előállításához szükséges keresztmetszetet. a Nukleáris Reakciók Laboratóriumában. G.N. Flerov (Dubna) Z = 114 elemet szintetizáltunk A 289 114-es mag azonosítását α-bomlási lánc segítségével végeztük. Az izotóp felezési idejének kísérleti becslése 289 114 ~30 s. A kapott eredmény jól egyezik a korábbi számításokkal. A 114 elem szintézisénél a 48 Cu + 244 Pu reakcióban a maximális hozamot a csatorna három neutron elpárologtatásával kapja. Ebben az esetben a 289 114 összetett mag gerjesztési energiája 35 MeV volt. A reakcióban kialakult 296 116-os maggal fellépő bomlási folyamat elméletileg előrejelzett sorrendje a 10. ábrán látható. Rizs. 10. A nukleáris bomlás sémája 296 116 A 296 116 atommag négy neutron kibocsátásával lehűl, és 292 116 izotóppal alakul át, amely aztán 5%-os valószínűséggel két egymást követő e-befogás eredményeként 292 114 izotóppal alakul át α hatására. -bomlás (T 1/2 = 85 nap), a 292 114 izotóp 288 112 izotóppal alakul. A 288 112 izotóp képződése szintén a csatornán keresztül történik A mindkét lánc eredményeként létrejövő végső 288 112-es mag felezési ideje körülbelül 1 óra, és spontán hasadás következtében elbomlik. Körülbelül 10%-os valószínűséggel a 288 114 izotóp alfa bomlása eredményezheti a 284 112 izotóp kialakulását A fenti periódusokat és bomlási csatornákat számítással kaptuk. A nehéz ionokkal való reakciók során a szupernehéz elemek képződésének különböző lehetőségeinek elemzésekor a következő körülményeket kell figyelembe venni. Olyan atommagot kell létrehozni, amelyben a neutronok és a protonok számának aránya kellően nagy. Ezért a nagy N/Z-vel rendelkező nehézionokat kell beeső részecskeként választani. Szükséges, hogy a keletkező összetett magnak alacsony gerjesztési energiája és kis szögimpulzusa legyen, mert ellenkező esetben a hasadási gát effektív magassága csökken. Szükséges, hogy a kapott mag alakja közel gömb alakú legyen, mivel még enyhe deformáció is a szupernehéz mag gyors hasadásához vezet. Nagyon ígéretes módszer a szupernehéz atommagok előállítására a 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es típusú reakciók. ábrán. A 11. ábra a transzurán elemek képződésének becsült keresztmetszeteit mutatja 248 Cm, 249 Cf és 254 Es célpontok gyorsított 238 U ionokkal történő besugárzásakor. Ezekben a reakciókban már megszülettek az első eredmények a keresztmetszetekre a Z > 100 elemek képződésére A vizsgált reakciók hozamának növelése érdekében a céltárgyak vastagságát úgy választottuk meg, hogy a reakciótermékek megmaradjanak. a célpontban. A besugárzás után az egyes kémiai elemeket elválasztottuk a célponttól. A kapott mintákban több hónapon keresztül α-bomlási termékeket és hasadási fragmentumokat regisztráltak. A gyorsított uránionok felhasználásával kapott adatok egyértelműen a nehéz transzurán elemek hozamának növekedését jelzik a könnyebb bombázóionokhoz képest. Ez a tény rendkívül fontos a szupernehéz atommagok szintézisének problémájának megoldásához. A megfelelő célokkal való munka nehézségei ellenére a nagy Z felé történő elmozdulás előrejelzései meglehetősen optimistának tűnnek. A szupernehéz atommagok terén az elmúlt években elért haladás lenyűgözően lenyűgöző volt. Eddig azonban minden kísérlet a stabilitás szigetének megtalálására sikertelen volt. A keresése intenzíven folytatódik.