Până la sfârșitul anilor '60, prin eforturile multor teoreticieni - O. Bohr și B. Motelson (Danemarca), S. Nilsson (Suedia), V.M. Strutinsky și V.V. Pashkevich (URSS), H. Myers și V. Svyatetsky (SUA), A. Sobichevsky și alții (Polonia), W. Greiner și alții (Germania), R. Nix și P. Möller (SUA), J. Berger (Franța) ) și mulți alții au creat teoria microscopică a nucleelor ​​atomice. Noua teorie a adus toate contradicțiile de mai sus într-un sistem armonios de legi fizice.
Ca orice teorie, avea o anumită putere predictivă, în special în prezicerea proprietăților nucleelor ​​foarte grele, încă necunoscute. S-a dovedit că efectul de stabilizare al carcaselor nucleare va funcționa dincolo de cele indicate de modelul de picături al nucleului (adică în regiunea Z > 106) care formează așa-numitul. „insule de stabilitate” în jurul numerelor magice Z=108, N=162 și Z=114, N=184. După cum se poate observa în Fig. 2, durata de viață a nucleelor ​​supergrele situate în aceste „insule de stabilitate” poate crește semnificativ. Acest lucru se aplică în special elementelor cele mai grele, supergrele, unde efectul cochiliilor închise Z=114 (posibil 120) și N=184 crește timpii de înjumătățire la zeci, sute de mii și, poate, milioane de ani, adică. - 32-35 de ordine de mărime mai mult decât în ​​absența efectului obuzelor nucleare. Așa a apărut o ipoteză intrigantă despre posibila existență a elementelor supergrele, extinzând semnificativ granițele lumii materiale. Un test direct al predicțiilor teoretice ar fi sinteza nuclizilor supergrei și determinarea proprietăților lor de dezintegrare. Prin urmare, va trebui să luăm în considerare pe scurt problemele cheie asociate sintezei artificiale a elementelor.

2. Reacții de sinteză ale elementelor grele

Elementele mai grele decât Pm (Z=100) au fost sintetizate în reacții cu ioni grei accelerați, când un complex de protoni și neutroni este introdus în nucleul țintă. Dar acest tip de reacție este diferit de cazul precedent. Când un neutron care nu are sarcină electrică este captat, energia de excitație a noului nucleu este de numai 6 - 8 MeV. În schimb, atunci când nucleele țintă se îmbină chiar și cu ioni ușori, cum ar fi heliu (4 He) sau carbon (12 C), nucleele grele vor fi încălzite la o energie E x = 20 - 40 MeV. Odată cu o creștere suplimentară a numărului atomic al nucleului proiectilului, va fi necesar să se distribuie din ce în ce mai multă energie pentru a depăși forțele electrice de respingere ale nucleelor ​​încărcate pozitiv (bariera de reacție Coulomb). Această împrejurare duce la o creștere a energiei de excitație (încălzire) a nucleului compus format după fuziunea a două nuclee - proiectilul și ținta. Răcirea acestuia (tranziția la starea fundamentală E x = 0) se va produce prin emisia de neutroni și raze gamma. Și aici apare primul obstacol.

Un nucleu greu încălzit va putea emite un neutron doar în 1/100 din cazuri; practic, se va împărți în două fragmente, deoarece energia nucleului este semnificativ mai mare decât înălțimea barierei sale de fisiune. Este ușor de înțeles că creșterea energiei de excitație a unui nucleu compus este în detrimentul acestuia. Probabilitatea de supraviețuire a unui nucleu încălzit scade brusc odată cu creșterea temperaturii (sau a energiei E x) din cauza creșterii numărului de neutroni evaporați, cu care fisiunea concurează puternic. Pentru a răci un nucleu încălzit la o energie de aproximativ 40 MeV, este necesar să se evapore 4 sau 5 neutroni. De fiecare dată fisiunea va concura cu emisia unui neutron, drept urmare probabilitatea de supraviețuire va fi doar (1/100) 4-5 = 10 -8 -10 -10. Situația este complicată de faptul că, pe măsură ce temperatura miezului crește, efectul stabilizator al cochiliilor scade, prin urmare înălțimea barierei de fisiune scade și fisiunea miezului crește brusc. Ambii acești factori duc la o probabilitate extrem de scăzută de formare a nuclizilor supergrei.

Avansarea în regiunea a elementelor mai grele decât 106 a devenit posibilă după descoperirea în 1974 a așa-numitului. reacții de fuziune la rece. În aceste reacții, ca material țintă sunt folosite nuclee „magice” de izotopi stabili - 208 Pb (Z = 82, N = 126) sau 209 Bi (Z = 83, N = 126), care sunt bombardate de ioni mai grei decât argonul ( Yu.Ts. Oganesyan, A.G. Demin etc.). În timpul procesului de fuziune, energia mare de legare a nucleonilor din nucleul țintă „magic” duce la absorbția energiei în timpul rearanjarii a două nuclee care interacționează.
într-un miez greu de masă totală. Această diferență în energiile de „împachetare” a nucleonilor din nucleele care interacționează și din nucleul final compensează în mare măsură energia necesară pentru a depăși bariera Coulomb mare pentru reacție. Ca rezultat, un nucleu greu are o energie de excitație de numai 12-20 MeV. Într-o oarecare măsură, o astfel de reacție este similară cu procesul de „fisiune inversă”. Într-adevăr, dacă fisiunea unui nucleu de uraniu în două fragmente are loc odată cu eliberarea de energie (este folosită în centralele nucleare), atunci în reacția inversă, atunci când fragmentele se îmbină, nucleul de uraniu rezultat va fi aproape rece. Prin urmare, atunci când elementele sunt sintetizate în reacții de fuziune la rece, un nucleu greu trebuie să emită doar unul sau doi neutroni pentru a ajunge la starea fundamentală.
Reacțiile de fuziune la rece ale nucleelor ​​masive au fost folosite cu succes pentru a sintetiza 6 elemente noi, de la 107 la 112 (P. Armbruster, Z. Hofmann, G. Münzenberg etc.) la Centrul Național de Fizică Nucleară GSI din Darmstadt (Germania). Recent, K. Morita și colaboratorii de la Centrul Național RIKEN (Tokyo) au repetat experimentele GSI privind sinteza a 110-112 elemente. Ambele grupuri intenționează să treacă la elementele 113 și 114 folosind proiectile mai grele. Cu toate acestea, încercările de a sintetiza elemente din ce în ce mai grele în reacțiile de fuziune la rece sunt asociate cu mari dificultăți. Odată cu creșterea sarcinii atomice a ionilor, probabilitatea fuziunii lor cu nucleele țintă 208 Pb sau 209 Bi scade foarte mult datorită creșterii forțelor de respingere Coulomb, care, după cum se știe, sunt proporționale cu produsul sarcinilor nucleare. Din elementul 104, care poate fi obținut în reacția 208 Pb + 50 Ti (Z 1 × Z 2 = 1804) la elementul 112 în reacția 208 Pb + 70 Zn (Z 1 × Z 2 = 2460), probabilitatea fuziunii scade de mai mult de 10 4 ori.

Figura 3 Harta nuclizilor grei. Timpurile de înjumătățire nucleară sunt reprezentate de diferite culori (scara dreapta). Pătratele negre sunt izotopi ai elementelor stabile care se găsesc în scoarța terestră (T 1/2 ≥ 10 9 ani). Culoarea albastru închis este „marea instabilității”, unde nucleele trăiesc mai puțin de 10 -6 secunde. Liniile galbene corespund cochiliilor închise care indică numerele magice de protoni și neutroni. „Insulele de stabilitate” care urmează „peninsula” elementelor de toriu, uraniu și transuraniu sunt predicții ale teoriei microscopice a nucleului. Două nuclee cu Z = 112 și 116, obținute în diferite reacții nucleare și dezintegrarea lor secvențială, arată cât de aproape se poate ajunge de „insulele stabilității” în timpul sintezei artificiale a elementelor supergrele.

Există o altă limitare. Nucleele compuși obținute în reacțiile de fuziune la rece au un număr relativ mic de neutroni. În cazul formării celui de-al 112-lea element considerat mai sus, nucleul final cu Z = 112 are doar 165 de neutroni, în timp ce se așteaptă o creștere a stabilității pentru numărul de neutroni N > 170 (vezi Fig. 3).

Nucleele cu un mare exces de neutroni pot fi obținute, în principiu, dacă sunt folosite ca ținte elemente artificiale: plutoniu (Z = 94), americiu (Z = 95) sau curiu (Z = 96) produse în reactoare nucleare și elemente rare. ca izotop proiectil de calciu - 48 Ca. (vezi mai jos).

Nucleul atomului de 48 Ca conține 20 de protoni și 28 de neutroni - ambele valori corespund unor învelișuri închise. În reacțiile de fuziune cu 48 de nuclee de Ca, va funcționa și structura lor „magică” (acest rol în reacțiile de fuziune la rece a fost jucat de nucleele magice ale țintei - 208 Pb), în urma căreia energia de excitație a nucleelor ​​supergrele va fi aproximativ 30 - 35 MeV. Trecerea lor la starea fundamentală va fi însoțită de emisia a trei neutroni și raze gamma. Ne-am putea aștepta ca la această energie de excitație efectul învelișurilor nucleare să fie încă prezent în nucleele supergrele încălzite, acest lucru le va crește supraviețuirea și ne va permite să le sintetizăm în experimentele noastre. Rețineți, de asemenea, că asimetria maselor de nuclee care interacționează (Z 1 × Z 2 ≤ 2000) le reduce repulsia coulombiană și, prin urmare, crește probabilitatea fuziunii.

În ciuda acestor avantaje aparent evidente, toate încercările anterioare de a sintetiza elemente supergrele în reacții cu ioni de 48 Ca, întreprinse în diferite laboratoare în 1977 - 1985, au eșuat. s-a dovedit a fi ineficient. Cu toate acestea, dezvoltarea tehnologiei experimentale în ultimii ani și, mai ales, producerea în laboratorul nostru de fascicule intense de ioni de 48 Ca pe acceleratoare de nouă generație, a făcut posibilă creșterea sensibilității experimentului de aproape 1000 de ori. Aceste realizări au fost folosite într-o nouă încercare de a sintetiza elemente supergrele.

3 Proprietăți așteptate

Ce ne așteptăm să vedem în experiment dacă sinteza are succes? Dacă ipoteza teoretică este adevărată, atunci nucleele supergrele vor fi stabile în raport cu fisiunea spontană. Apoi vor experimenta un alt tip de dezintegrare: dezintegrarea alfa (emisia unui nucleu de heliu format din 2 protoni si 2 neutroni). Ca rezultat al acestui proces, se formează un nucleu fiică care este cu 2 protoni și 2 neutroni mai ușor decât nucleul părinte. Dacă nucleul fiică are o probabilitate scăzută de fisiune spontană, atunci după a doua dezintegrare alfa, nucleul nepot va fi acum cu 4 protoni și 4 neutroni mai ușor decât nucleul inițial. Descompunerea alfa va continua până când apare fisiunea spontană (Fig. 4).

Acea. ne așteptăm să vedem nu doar o dezintegrare, ci o „familie radioactivă”, un lanț de dezintegrari alfa succesive, destul de lungi în timp (la scară nucleară), care concurează cu, dar sunt în cele din urmă întrerupte de fisiunea spontană. În principiu, un astfel de scenariu de dezintegrare indică deja formarea unui nucleu supergreu.

Pentru a vedea pe deplin creșterea așteptată a stabilității, este necesar să ne apropiem cât mai mult posibil de învelișurile închise Z = 114 și N = 184. Este extrem de dificil să sintetizați astfel de nuclee cu exces de neutroni în reacțiile nucleare, deoarece la fuziunea nucleelor ​​de elemente stabile care au deja un anumit raport de protoni și neutroni, este imposibil să ajungem la nucleul dublu magic 298 114. Prin urmare, trebuie să încercăm să folosim nuclee în reacție care conțin inițial numărul maxim posibil de neutroni. Acest lucru, în mare măsură, a determinat și alegerea ionilor accelerați de 48 Ca ca proiectil. După cum știți, în natură există mult calciu. Este format din 97% din izotopul 40Ca, al cărui nucleu conține 20 de protoni și 20 de neutroni. Dar conține 0,187% izotop greu - 48 Ca (20 de protoni și 28 de neutroni) care are 8 neutroni în exces. Tehnologia pentru producerea sa este foarte intensivă în muncă și costisitoare; costul unui gram de 48 Ca îmbogățit este de aproximativ 200.000 USD. Prin urmare, a trebuit să schimbăm semnificativ designul și modurile de funcționare ale acceleratorului nostru pentru a găsi o soluție de compromis - pentru a obține intensitatea maximă a fasciculului de ioni cu un consum minim al acestui material exotic.

Figura 4
Predicții teoretice despre tipurile de dezintegrare (prezentate în culori diferite în figură) și timpii de înjumătățire ale izotopilor elementelor supergrele cu numere diferite de protoni și neutroni. Ca exemplu, se arată că pentru izotopul elementului 116 cu masa de 293, format în reacția de fuziune a nucleelor ​​248 St și 48 Ca, sunt de așteptat trei dezintegrari alfa succesive, care se încheie cu fisiunea spontană a marilor -nucleul nepotului celui de-al 110-lea element cu masa de 281. După cum se poate observa în Fig. 8 este exact un astfel de scenariu de dezintegrare, sub forma unui lanț α - α - α - SF, observat pentru acest nucleu în experiment. Dezintegrarea unui nucleu mai ușor este izotopul celui de-al 110-lea element cu masa de 271 obținut în reacția de „fuziune la rece” a nucleelor ​​208 Pb + 64 Ni. Timpul său de înjumătățire este de 10 4 ori mai mic decât cel al izotopului 281 110. .

Astăzi am atins o intensitate record a fasciculului - 8 × 10 12 / s, cu un consum foarte mic al izotopului 48 Ca - aproximativ 0,5 miligrame / oră. Ca material țintă folosim izotopi îmbogățiți cu durată lungă de viață ai elementelor artificiale: Pu, Am, Cm și Cf (Z = 94-96 și 98), de asemenea, cu un conținut maxim de neutroni. Ele sunt produse în reactoare nucleare puternice (în Oak Ridge, SUA și în Dimitrovgrad, Rusia) și apoi îmbogățite în instalații speciale, separatoare de masă la Institutul de Cercetare All-Russian de Fizică Experimentală (Sarov). Reacțiile de fuziune a 48 de nuclee de Ca cu nucleele acestor izotopi au fost alese pentru sinteza elementelor cu Z = 114 - 118.

Aici aș vrea să fac o digresiune.

Nu orice laborator, chiar și centrele nucleare de top din lume, au materiale atât de unice și în cantități atât de pe care le folosim în munca noastră. Dar tehnologiile pentru producerea lor au fost dezvoltate în țara noastră și sunt dezvoltate de industria noastră. Ministrul Energiei Atomice al Rusiei ne-a sugerat să dezvoltăm un program de lucru pentru sinteza de noi elemente timp de 5 ani și a alocat un grant special pentru realizarea acestei cercetări. Pe de altă parte, lucrând la Institutul Comun pentru Cercetare Nucleară, colaborăm pe scară largă (și concurăm) cu laboratoare de top din lume. În cercetările privind sinteza elementelor supergrele, colaborăm strâns de mulți ani cu Laboratorul Național Livermore (SUA). Această colaborare nu numai că combină eforturile noastre, dar creează și condiții în care rezultatele experimentale sunt procesate și analizate independent de două grupuri în toate etapele experimentului.
Peste 5 ani de muncă, în timpul iradierii de lungă durată, o doză de aproximativ 2 × 10 20 de ioni (aproximativ 16 miligrame de 48 Ca, accelerați până la ~ 1/10 viteza luminii, trecuți prin straturile țintă). În aceste experimente s-a observat formarea izotopilor de 112÷118 elemente (cu excepția celui de-al 117-lea element) și s-au obținut primele rezultate privind proprietățile de dezintegrare a noilor nuclizi supergrei. Prezentarea tuturor rezultatelor ar ocupa prea mult spațiu și, pentru a nu plictisi cititorul, ne vom limita la a descrie doar ultimul experiment de sinteza a 113 și 115 elemente - toate celelalte reacții au fost studiate în mod similar. Dar înainte de a ne lansa în această sarcină, ar fi recomandabil să subliniem pe scurt configurația experimentului și să explicăm principiile de bază de funcționare a instalației noastre.

4. Configurarea experimentului

Figura 5
Vedere schematică a instalației pentru separarea nucleelor ​​de recul în experimente de sinteza elementelor grele

Din punct de vedere mental, întreaga suprafață a detectorului poate fi reprezentată ca aproximativ 500 de celule (pixeli) în care sunt detectate degradari. Probabilitatea ca două semnale să cadă aleatoriu în același loc este 1/500, trei semnale - 1/250000 etc. Acest lucru face posibilă selectarea, cu mare fiabilitate, dintr-un număr imens de produse radioactive evenimente foarte rare de descompunere secvenţială înrudite genetic ale nucleelor ​​supergrele, chiar dacă acestea sunt formate în cantităţi extrem de mici (~1 atom/lună).

5. Rezultate experimentale

Pentru a prezenta instalația „în acțiune”, vom descrie, ca exemplu, mai detaliat experimentele de sinteza elementului 115 format în reacția de fuziune a nucleelor ​​243 Am(Z=95) + 48 Ca(Z=). 20) → 291 115.
Sinteza unui nucleu Z-impar este atractivă deoarece prezența unui proton sau neutron impar reduce semnificativ probabilitatea fisiunii spontane și numărul de tranziții alfa succesive va fi mai mare (lanțuri lungi) decât în ​​cazul dezintegrarii par- chiar nuclee. Pentru a depăși bariera Coulomb, ionii de 48 Ca trebuie să aibă o energie E > 236 MeV. Pe de altă parte, îndeplinind această condiție, dacă limităm energia fasciculului la E = 248 MeV, atunci energia termică a nucleului compus 291 115 va fi de aproximativ 39 MeV; racirea lui se va produce prin emisia a 3 neutroni si raze gamma. Apoi produsul de reacție va fi izotopul 115 al elementului cu numărul de neutroni N=173. După ce a zburat din stratul țintă, un atom al unui nou element va trece printr-un separator configurat să-l transmită și să intre în detector. Alte evenimente se dezvoltă așa cum se arată în Fig. 6. La 80 de microsecunde după ce miezul de recul se oprește în detectorul frontal, sistemul de achiziție de date primește semnale despre ora de sosire, energia și coordonatele sale (numărul benzii și poziția în ea). Rețineți că această informație are atributul „TOF” (venit din separator). Dacă în 10 secunde urmează un al doilea semnal cu o energie mai mare de 9,8 MeV din același loc pe suprafața detectorului, fără semnul „TOF” (adică din dezintegrarea atomului implantat), fasciculul este oprit și tot mai departe. degradarea este înregistrată în condiții de absență aproape completă a fundalului. După cum se poate vedea în graficul de sus din Fig. 6, în spatele primelor două semnale - de la nucleul de recul și prima particulă alfa - pentru un timp de aproximativ 20 s. după stingerea fasciculului au urmat alte 4 semnale ale căror poziții, cu o precizie de ± 0,5 mm, au coincis cu semnalele anterioare. În următoarele 2,5 ore detectorul a rămas tăcut. Fisiunea spontană în aceeași bandă și în aceeași poziție a fost înregistrată abia a doua zi, 28,7 ore mai târziu, sub forma a două semnale de la fragmente de fisiune cu o energie totală de 206 MeV.
Astfel de lanțuri au fost înregistrate de trei ori. Toate au același aspect (6 generații de nuclee din familia radioactivă) și sunt consecvente între ele atât în ​​energia particulelor alfa, cât și în momentul apariției lor, ținând cont de legea exponențială a dezintegrarii nucleare. Dacă efectul observat se referă, așa cum era de așteptat, la dezintegrarea izotopului elementului 115 cu o masă de 288, format după evaporarea a 3 neutroni de către un nucleu compus, atunci cu o creștere a energiei fasciculului de ioni de 48 Ca cu doar 5 MeV, ar trebui să scadă de 5-6 ori. Într-adevăr, la E = 253 MeV nu a existat niciun efect. Dar aici s-a observat un alt lanț de descompunere, mai scurt, format din patru particule alfa (credem că au fost și 5 dintre ele, dar ultima particulă alfa a zburat din fereastra deschisă) cu o durată de doar 0,4 s. Noul lanț de descompunere s-a încheiat după 1,5 ore cu fisiune spontană. Evident, aceasta este dezintegrarea unui alt nucleu, cel mai probabil izotopul vecin al celui de-al 115-lea element cu o masă de 287, format într-o reacție de fuziune cu emisia a 4 neutroni. Lanțul de dezintegrari succesive ale izotopului impar-impar Z=115, N=173 este prezentat în graficul inferior din Fig. 6, care arată timpii de înjumătățire calculat ale nuclizilor supergrei cu numere diferite de protoni și neutroni sub formă de o hartă de contur. De asemenea, arată degradarea altui izotop, mai ușor, impar-impar, al celui de-al 111-lea element cu numărul de neutroni N = 161 sintetizat în reacția 209 Bi+ 64 Ni în Laboratorul German - GSI (Darmstadt) și apoi în japonez - RIKEN ( Tokyo).

Figura 6
Experiment asupra sintezei elementului 115 în reacția 48 Ca + 243 At.
Figura de sus arată momentele la care apar semnalele după implantarea unui nucleu de recul (R) în detector. Semnalele de la înregistrarea particulelor alfa sunt marcate cu roșu, semnalele din fisiunea spontană sunt marcate cu verde. De exemplu, pentru unul dintre cele trei evenimente sunt date coordonatele poziționale (în mm) ale tuturor celor 7 semnale din lanțul de dezintegrare R →α 1 → α 2 → α 3 → α 4 →α 5 → SF înregistrat în banda nr. 4. Figura de jos arată lanțurile de dezintegrare ale nucleelor ​​cu Z=111, N=161 și Z=115, N=173. Liniile de contur care conturează regiuni ale nucleelor ​​cu timpi de înjumătățire diferit (grade diferite de întunecare) sunt predicții ale teoriei microscopice.

În primul rând, trebuie remarcat faptul că perioadele de înjumătățire nucleară în ambele cazuri sunt în acord cu predicțiile teoretice. În ciuda faptului că izotopul 288 115 este îndepărtat din învelișul neutronilor N=184 cu 11 neutroni, izotopii 115 și 113 elemente au o durată de viață relativ lungă (T 1/2 ~ 0,1 s și, respectiv, 0,5 s).
După cinci dezintegrari alfa, se formează izotopul 105 al elementului - dubniu (Db) cu N = 163, a cărui stabilitate este determinată de un alt înveliș închis N = 162. Puterea acestui înveliș este demonstrată de diferența uriașă a timpilor de înjumătățire a doi izotopi Db care diferă unul de celălalt prin doar 8 neutroni. Să remarcăm, încă o dată, că în absența structurii (cochilii nucleare), toți izotopii de 105÷115 elemente ar trebui să sufere fisiune spontană într-un timp de ~ 10 -19 s.

(experiment chimic)

În exemplul descris mai sus, proprietățile izotopului cu viață lungă 268 Db, care completează lanțul de descompunere a elementului 115, sunt de interes independent.
Conform Legii periodice, elementul 105 se află în rândul V. Este, după cum se poate observa în Fig. 7, un omolog chimic al niobiului (Nb) și tantalului (Ta) și diferă ca proprietăți chimice de toate elementele mai ușoare - actinide (Z = 90÷103) reprezentând un grup separat în D.I. Masa. Mendeleev. Datorită timpului său lung de înjumătățire, acest izotop al elementului 105 poate fi separat de toți produșii de reacție metoda radiochimică urmată de măsurarea dezintegrarii sale – fisiune spontană. Acest experiment oferă o identificare independentă a numărului atomic al nucleului final (Z = 105) și a tuturor nuclizilor produși în dezintegrarile alfa succesive ale elementului 115.
Într-un experiment chimic nu este nevoie să folosiți un separator de nuclee de recul. Separarea produselor de reacție după numărul lor atomic se realizează prin metode bazate pe diferența dintre proprietățile lor chimice. Prin urmare, aici a fost folosită o tehnică mai simplificată. Produșii de reacție care zboară din țintă au fost introduși într-un colector de cupru situat de-a lungul traseului mișcării lor la o adâncime de 3-4 microni. După 20-30 de ore de iradiere, colecția s-a dizolvat. Din soluție s-a izolat o fracție de transactinoizi - elementele Z > 104 - iar din această fracție, apoi elementele din seria a 5-a - Db, însoțite de omologii lor chimici Nb și Ta. Acestea din urmă au fost adăugate ca „markeri” la soluție înainte de separarea chimică. O picătură dintr-o soluție care conține Db a fost depusă pe un substrat subțire, uscată și apoi plasată între două detectoare cu semiconductori care au înregistrat ambele fragmente de fisiune spontană. Întregul ansamblu a fost, la rândul său, plasat într-un detector de neutroni, care a determinat numărul de neutroni emiși de fragmente în timpul fisiunii nucleelor ​​Db.
În iunie 2004, au fost efectuate 12 experimente identice (S.N. Dmitriev și alții), în care au fost înregistrate 15 evenimente de divizare spontană a Db. Fragmentele de fisiune spontană Db au o energie cinetică de aproximativ 235 MeV și o medie de aproximativ 4 neutroni sunt emiși pentru fiecare eveniment de fisiune. Astfel de caracteristici sunt inerente fisiunii spontane a unui nucleu destul de greu. Să reamintim că pentru 238 U aceste valori sunt de aproximativ 170 MeV și, respectiv, 2 neutroni.
Experimentul chimic confirmă rezultatele experimentului fizic: nucleele celui de-al 115-lea element format în reacția 243 Am + 48 Ca ca urmare a cinci dezintegrari alfa succesive: Z = 115 → 113 → 111 → 109 → 107 → 105 conduc de fapt la formarea unui nucleu fisionabil spontan cu viață lungă cu număr atomic 105. În aceste experimente, ca produs fiică al dezintegrarii alfa a elementului 115, a fost sintetizat și un alt element, necunoscut anterior, cu număr atomic 113.

Figura 7
Experimente fizice și chimice pentru studiul proprietăților radioactive ale elementului 115.
În reacția 48 Ca + 243 At, folosind o configurație fizică s-a demonstrat că cinci consecutive
dezintegrarile alfa ale izotopului 288 115 conduc la izotopul cu viață lungă al celui de-al 105-lea element - 268 Db, care
se împarte spontan în două fragmente. Într-un experiment chimic, s-a determinat că un nucleu cu număr atomic 105 suferă o fisiune spontană.

6. Imaginea de ansamblu și viitorul

Perspective

Acum sarcina este de a studia mai detaliat structura nucleară și atomică a elementelor noi, ceea ce este foarte problematic, în primul rând din cauza randamentului scăzut al produselor de reacție dorite. Pentru a crește numărul de atomi ai elementelor supergrele, este necesară creșterea intensității fasciculului de ioni de 48 Ca și creșterea eficienței metodelor fizice. Modernizarea acceleratorului de ioni grei, planificată pentru următorii ani, folosind toate cele mai recente realizări în tehnologia acceleratorului, ne va permite să creștem intensitatea fasciculului de ioni de aproximativ 5 ori. Rezolvarea celei de-a doua părți necesită o schimbare radicală a configurației experimentale; poate fi găsită în crearea unei noi tehnici experimentale bazată pe proprietățile elementelor supergrele.

Figura 8
Harta nuclizilor elementelor grele și supergrele.
Pentru nucleele din interiorul ovalelor corespunzătoare diferitelor reacții de fuziune (prezentate în figură), sunt date timpii de înjumătățire și energiile particulelor alfa emise (pătrate galbene). Datele sunt prezentate pe o hartă de contur a regiunii de separare pe baza contribuției efectului de înveliș nuclear la energia de legare nucleară. În absența structurii nucleare, întregul câmp ar fi alb. Pe măsură ce se întunecă, efectul cochiliilor crește. Două zone învecinate diferă doar cu 1 MeV. Acest lucru, totuși, este suficient pentru a crește semnificativ stabilitatea nucleelor ​​în raport cu fisiunea spontană, ca urmare a căreia nuclizii localizați în apropierea numărului „magic” de protoni și neutroni experimentează în mod predominant dezintegrare alfa. Pe de altă parte, în izotopii elementelor 110 și 112, o creștere a numărului de neutroni cu 8 unități atomice duce la o creștere a perioadelor de dezintegrare alfa a nucleelor ​​de peste 10 5 ori.

Principiul de funcționare al instalației curente - separatorul cinematic al nucleelor ​​de recul (Fig. 5) se bazează pe diferența dintre caracteristicile cinematice ale diferitelor tipuri de reacții. Produșii reacției de fuziune a nucleelor ​​țintă și 48 Ca care ne interesează zboară din țintă în direcția înainte, într-un con unghiular îngust ± 3 0 cu o energie cinetică de aproximativ 40 MeV. Prin limitarea traiectoriilor nucleelor ​​de recul, ținând cont de acești parametri, decupăm aproape complet fasciculul de ioni, suprimăm fundalul produșilor secundari de reacție cu un factor de 10 4 ÷ 10 6 și livrăm atomi de noi elemente către detector. cu o eficiență de aproximativ 40% în 1 microsecundă. Cu alte cuvinte, separarea produșilor de reacție are loc „din zbor”.

Figura 8 Instalarea MASHA
Figura de sus prezintă o diagramă a separatorului și principiul funcționării acestuia. Nucleele de recul ejectate din stratul țintă sunt oprite într-un colector de grafit la o adâncime de câțiva micrometri. Datorită temperaturii ridicate a colectorului, ele difuzează în camera sursei de ioni, sunt extrase din plasmă, accelerate de câmpul electric și sunt analizate în masă de câmpurile magnetice pe măsură ce se deplasează către detector. În acest proiect, masa unui atom poate fi determinată cu o precizie de 1/3000. Figura de mai jos prezintă o vedere generală a instalației.

Dar, pentru a obține o selectivitate ridicată a instalației, este important să se păstreze și să nu „undeze” parametrii cinematici - unghiurile de plecare și energiile nucleelor ​​de recul. Din acest motiv, este necesar să se utilizeze straturi țintă cu o grosime de cel mult 0,3 micrometri - aproximativ de trei ori mai puțin decât ceea ce este necesar pentru a obține un randament eficient al unui nucleu supergreu cu o masă dată sau de 5-6 ori mai puțin dacă vom avea vorbim despre sinteza a doi izotopi ai unui element dat vecini în masă. În plus, pentru a obține date despre numerele de masă ale izotopilor unui element supergreu, este necesar să se efectueze o serie lungă și intensivă de experimente - repetând măsurători la diferite energii ale fasciculului de ioni de 48 Ca.
În același timp, după cum rezultă din experimentele noastre, atomii sintetizați ai elementelor supergrele au timpi de înjumătățire care depășesc semnificativ viteza separatorului cinematic. Prin urmare, în multe cazuri, nu este necesară separarea produselor de reacție într-un timp atât de scurt. Apoi puteți schimba principiul de funcționare al instalației și puteți separa produsele de reacție în mai multe etape.
Schema noii instalații este prezentată în Fig. 9. După implantarea nucleelor ​​de recul într-un colector încălzit la o temperatură de 2000 0 C, atomii difuzează în plasma sursei de ioni, sunt ionizați în plasmă la o sarcină q = 1 +, sunt extrași din sursă de un electric. câmp, sunt separate prin masă în câmpuri magnetice de profil special și, în final, sunt înregistrate (după tip de dezintegrare) de detectoare amplasate în planul focal. Întreaga procedură poate dura, conform estimărilor, timp de la zecimi de secundă la câteva secunde, în funcție de condițiile de temperatură și de proprietățile fizico-chimice ale atomilor separați. Inferioară ca viteză față de separatorul cinematic, noua instalație este MASHA (abreviere pentru numele complet Analizor de masă al atomilor super grei) - va crește eficiența de funcționare de aproximativ 10 ori și va asigura, împreună cu proprietățile de dezintegrare, o măsurare directă a masei nucleelor ​​supergrele.
Datorită unui grant alocat de guvernatorul regiunii Moscova B.V. Gromov pentru a crea această instalație, a fost proiectată și fabricată într-un timp scurt - în 2 ani, a trecut testele și este gata de funcționare. După reconstrucția acceleratorului, cu instalarea MASHA. Ne vom extinde semnificativ cercetările asupra proprietăților noilor nuclizi și vom încerca să mergem mai departe în regiunea elementelor mai grele.

(căutare elemente supergrele în natură)

O altă parte a problemei elementelor supergrele este legată de producerea de nuclizi cu viață mai lungă. În experimentele descrise mai sus, ne-am apropiat doar de marginea „insulei”, am descoperit o înălțime abruptă, dar suntem încă departe de vârful ei, unde nucleele pot trăi timp de mii și, poate, chiar milioane de ani. Nu avem suficienți neutroni în nucleele sintetizate pentru a ne apropia de învelișul N=184. Astăzi, acest lucru este de neatins - nu există reacții care ar face posibilă obținerea unor astfel de nuclizi bogați în neutroni. Poate că într-un viitor îndepărtat, fizicienii vor putea folosi fascicule intense de ioni radioactivi, cu un număr de neutroni mai mare decât cel al nucleelor ​​de 48 de Ca. Astfel de proiecte sunt acum discutate pe scară largă, fără a se atinge încă costurile necesare pentru a crea astfel de giganți care se accelerează.

Cu toate acestea, puteți încerca să abordați această problemă dintr-un unghi diferit.

Dacă presupunem că nucleele supergrele cu cea mai lungă viață au un timp de înjumătățire de 10 5 ÷ 10 6 ani (nu foarte mult în dezacord cu predicțiile teoriei, care își face și ea estimările cu o anumită acuratețe), atunci este posibil ca ele pot fi detectate în razele cosmice - martori ai elementelor de formare de pe alte planete, mai tinere, ale Universului. Dacă facem o presupunere și mai puternică că timpul de înjumătățire al celor „cu viață lungă” ar putea fi de zeci de milioane de ani sau mai mult, atunci ar putea fi prezenți pe Pământ, supraviețuind în cantități foarte mici de la formarea elementelor din sistemul solar până în zilele noastre.
Dintre posibilii candidați, acordăm preferință izotopilor elementului 108 (Hs), ale căror nuclee conțin aproximativ 180 de neutroni. Experimentele chimice efectuate cu izotopul de scurtă durată 269 Hs (T 1/2 ~ 9 s) au arătat că elementul 108, așa cum era de așteptat, conform Legii periodice, este un omolog chimic al celui de-al 76-lea element - osmiul (Os).

Figura 10
Instalație pentru înregistrarea unei explozii de neutroni din fisiunea spontană a nucleelor ​​în timpul dezintegrarii elementului 108. (Laborator subteran din Modan, Franța)

Apoi, o probă de osmiu metalic poate conține 108 element Eka(Os) în cantități foarte mici. Prezența Eka(Os) în osmiu poate fi determinată de degradarea sa radioactivă. Poate că ficatul lung supergreu va experimenta fisiune spontană sau fisiunea spontană va avea loc după dezintegrari anterioare alfa sau beta (un tip de transformare radioactivă în care unul dintre neutronii nucleului se transformă într-un proton) a unei fiice mai ușoare și cu viață mai scurtă. sau nucleul nepotului. Prin urmare, în prima etapă, este posibil să se realizeze un experiment pentru a înregistra evenimente rare de fisiune spontană a unei probe de osmiu. Se pregătește un astfel de experiment. Măsurătorile vor începe la sfârșitul acestui an și vor continua timp de 1-1,5 ani. Dezintegrarea unui nucleu supergreu va fi detectată de explozia de neutroni care însoțește fisiunea spontană. Pentru a proteja instalația de fondul neutronic generat de razele cosmice, măsurătorile vor fi efectuate într-un laborator subteran situat sub Alpi în mijlocul unui tunel care leagă Franța de Italia la o adâncime corespunzătoare unui strat de apă de 4000 de metri. echivalent.
Dacă în timpul unui an de măsurători se observă cel puțin un eveniment de fisiune spontană a unui nucleu supergreu, atunci acesta va corespunde unei concentrații a elementului 108 în proba Os de aproximativ 5 × 10 -15 g/g, presupunând că timpul său de înjumătățire este de 10 9 ani. O valoare atât de mică reprezintă doar 10 -16 părți din concentrația de uraniu din scoarța terestră.
În ciuda sensibilității ultra-înalte a experimentului, șansele de a detecta relicte, nuclizi supergrei sunt mici. Dar orice căutare științifică are întotdeauna o șansă mică... Absența unui efect va da o limită superioară a timpului de înjumătățire al unui centenar la nivelul T 1/2 ≤ 3× 107 ani. Nu atât de impresionant, dar important pentru înțelegerea proprietăților nucleelor ​​din noua regiune de stabilitate a elementelor supergrele.

Rezultatele căutării pentru \"elemente stabile\". Despre elementele supergrele Elemente supergrele pe insula de stabilitate Studiul teoretic și experimental al stabilității nucleului a dat fizicienilor sovietici un motiv să revizuiască metode de producere a transuraniilor grei. În Dubna au decis să ia noi căi și ținte conduceȘi bismut. Nucleul, ca și atomul în ansamblu, are structura cochiliei. Deosebit de stabile sunt nucleele atomice care conțin 2-8-20-28-50-82-114-126-164 protoni (adică nucleele atomice cu același număr atomic) și 2-8-20-28-50-82-126 - 184-196-228-272-318 neutroni, datorită structurii complete a învelișului lor. Abia recent a fost posibilă confirmarea acestor opinii prin calcule computerizate. Această stabilitate neobișnuită mi-a atras atenția, în primul rând, când am studiat prevalența anumitor elemente în spațiu. Izotopi, care posedă aceste numere nucleare se numesc magie. Izotopul de bismut 209Bi, care are 126 de neutroni, este un astfel de nuclid magic. Aceasta include și izotopi oxigen, calciu, staniu. Magie de două ori sunt: ​​pentru heliu - izotopul 4 He (2 protoni, 2 neutroni), pentru calciu - 48 Ca (20 protoni, 28 neutroni), pentru plumb - 208 Pb (82 protoni, 126 neutroni). Ele se disting printr-o rezistență foarte specială a miezului. Folosind surse de ioni de un tip nou și acceleratoare de ioni grei mai puternice - unități U-200 și U-300 au fost împerecheate în Dubna, grupul G. N. Flerov și Yu. Ts. Oganesyan a început să aibă curând flux de ioni grei cu o energie extraordinară. Pentru a realiza fuziunea nucleară, fizicienii sovietici au tras ioni de crom cu o energie de 280 MeV către ținte din plumb și bismut. Ce s-ar fi putut întâmpla? La începutul anului 1974, oamenii de știință nucleari din Dubna au înregistrat 50 de cazuri de astfel de bombardamente, indicând formarea elementului 106, care, însă, decade după 10 -2 s. Aceste 50 de nuclee atomice au fost formate conform schemei: 208 Pb + 51 Cr = 259 X Puțin mai târziu, Ghiorso și Seaborg de la Laboratorul Lawrence Berkeley au raportat că au sintetizat un izotop al unui nou 106 -th, element cu număr de masă 263 prin bombardarea californiului-249 cu ioni de oxigen în aparatul Super-HILAC. Ce nume va avea noul element? Lăsând deoparte diferențele anterioare, ambele grupuri din Berkeley și Dubna, concurând într-o competiție științifică, de data aceasta au ajuns la un consens. Este prea devreme să vorbim despre nume, a spus Oganesyan. Iar Ghiorso a adăugat că s-a decis să se abțină de la orice propuneri cu privire la denumirea elementului al 106-lea până la clarificarea situației. Până la sfârșitul anului 1976, laboratorul de reacție nucleară Dubna a finalizat o serie de experimente privind sinteza elementului 107; a servit drept substanță de pornire pentru „alchimiștii” Dubna magic„bismut-209. Când a fost bombardat cu ioni de crom cu o energie de 290 MeV, s-a transformat într-un izotop 107 - al-lea element: 209 Bi + 54 Cr = 261 X + 2 n Elementul 107 se descompune spontan cu un timp de înjumătățire de 0,002 s și emite, de asemenea, particule alfa. Timpurile de înjumătățire de 0,01 și 0,002 s găsite pentru elementele 106 și 107 ne-au făcut să fim atenți. La urma urmei, ele s-au dovedit a fi cu câteva ordine de mărime mai mari decât cele prezise de calculele computerizate. Poate că al 107-lea element a fost deja influențat vizibil de apropierea numărului magic ulterior de protoni și neutroni - 114, crescând stabilitatea? Dacă este așa, atunci exista speranța de a obține izotopi cu viață lungă ai elementului 107, de exemplu, prin decojirea Berkeley ioni de neon. Calculele au arătat că izotopul bogat în neutroni format prin această reacție ar avea un timp de înjumătățire depășind 1 s. Acest lucru ar face posibilă studierea proprietăților chimice ale elementului 107 - ecarenia. Cel mai longeviv izotop al primului transuraniu, elementul 93, neptunium-237, are un timp de înjumătățire de 2.100.000 de ani; cel mai stabil izotop al elementului 100, fermiu-257, durează doar 97 de zile. Pornind de la elementul 104 timpii de înjumătățire sunt doar fracțiuni de secundă. Prin urmare, părea să nu existe absolut nicio speranță de a descoperi aceste elemente. De ce sunt necesare cercetări suplimentare? Albert Ghiorso, un specialist de top din SUA pe transuraniu, a vorbit cândva în acest sens: „ Motivul pentru a continua să căutăm elemente suplimentare este pur și simplu acela de a satisface curiozitatea umană - ce se întâmplă la următorul colț al străzii?„Totuși, aceasta, desigur, nu este doar curiozitate științifică. Ghiorso a arătat în continuare cât de importantă este continuarea unei astfel de cercetări fundamentale. În anii 60, teoria numerelor nucleare magice a devenit din ce în ce mai importantă. În „marea instabilității”, oamenii de știință au încercat cu disperare să găsească un salvator de vieți. insula de relativa stabilitate", pe care s-ar putea sprijini ferm piciorul unui explorator atomic. Deși această insulă nu a fost încă descoperită, sunt cunoscute „coordonatele” ei: elementul 114, ekas plumb, este considerat centrul unei mari regiuni de stabilitate. Izotopul 298 al elementului 114 a fost mult timp un subiect special de dezbatere științifică, deoarece, cu 114 protoni și 184 de neutroni, este unul dintre acele nuclee atomice dublu magice despre care se prevede că va dura mult timp. Totuși, ce înseamnă existența pe termen lung? Calculele preliminare arată: timpul de înjumătățire cu eliberarea particulelor alfa variază de la 1 la 1000 de ani, iar în raport cu fisiunea spontană - de la 10 8 la 10 16 ani. Astfel de fluctuații, după cum subliniază fizicienii, sunt explicate prin aproximarea „chimiei computerelor”. Timpuri de înjumătățire foarte încurajatoare sunt prezise pentru următoarea insulă de stabilitate - elementul 164, dvislead. Izotopul elementului 164 cu număr de masă 482 este, de asemenea, dublu magic: nucleul său este format din 164 de protoni și 318 neutroni. Știința este interesantă și simplă elemente magice supergrele, cum ar fi izotopul 294 al elementului 110 sau izotopul 310 al elementului 126, care conține 184 de neutroni. Este uimitor cum cercetătorii jongla destul de serios cu aceste elemente imaginare, ca și cum ar exista deja. Din ce în ce mai multe date noi sunt extrase din computer și acum se știe cu siguranță ce proprietăți – nucleare, cristalografice și chimice – trebuie să aibă aceste elemente supergrele. Literatura de specialitate acumulează date precise pentru elemente pe care oamenii le vor descoperi probabil peste 50 de ani. Oamenii de știință atomici navighează în prezent într-o mare de instabilitate, așteaptă descoperiri. În spatele lor se afla un teren solid: o peninsulă cu elemente radioactive naturale, marcată de dealuri de toriu și uraniu, și un teren solid cu toate celelalte elemente și vârfuri. plumb, tablăȘi calciu. Marinarii curajoși sunt pe marea liberă de multă vreme. Într-un loc neașteptat, au găsit un banc de nisip: elementele deschise 106 și 107 au fost mai stabile decât se așteptau. În ultimii ani, navigam de mult timp pe o mare de instabilitate, susține G. N. Flerov, și brusc, în ultimul moment, am simțit pământul sub picioarele noastre. Stâncă subacvatică întâmplătoare? Sau un banc de nisip al unei insule de stabilitate mult așteptată? Dacă a doua este corectă, atunci avem o oportunitate reală de a crea un nou sistem periodic de elemente supergrele stabile cu proprietăți uimitoare. După ce ipoteza despre elementele stabile din apropierea numerelor de serie 114, 126, 164 a devenit cunoscută, cercetătorii din întreaga lume s-au aruncat asupra acestor " super grea„atomi. Unii dintre ei, cu un timp de înjumătățire probabil lung, se spera să fie găsiți pe Pământ sau în spațiu, cel puțin sub formă de urme. La urma urmei, când a apărut sistemul nostru solar, aceste elemente au existat la fel ca toate celelalte. . Urme de elemente supergrele- ce ar trebui să se înțeleagă prin asta? Ca rezultat al capacității lor de a fisiune spontan în două fragmente nucleare cu masă și energie mare, acești transurani ar trebui să lase urme distincte de distrugere în materia înconjurătoare. Urme similare pot fi văzute în minerale la microscop după ce au fost gravate. Folosind această metodă de distrugere a urmelor, acum este posibil să urmărim existența unor elemente moarte de mult timp. Din lățimea urmelor rămase, se poate estima și numărul ordinal al elementului - lățimea pistei este proporțională cu pătratul sarcinii nucleare. De asemenea, ei speră să identifice elemente supergrele „vii” pe baza faptului că emit în mod repetat neutroni. În timpul procesului de fisiune spontană, aceste elemente emit până la 10 neutroni. Urme de elemente supergrele au fost căutate în nodulii de mangan din adâncurile oceanului, precum și în apele după topirea ghețarilor din mările polare. Inca nici un rezultat. G. N. Flerov și colegii săi au examinat sticla de plumb a unei vitrine antice din secolul al XIV-lea, un borcan Leyden din secolul al XIX-lea și o vază din cristal de plumb din secolul al XVIII-lea. La început, au indicat mai multe urme de fisiune spontană ekas plumb- al 114-lea element. Cu toate acestea, când oamenii de știință de la Dubna și-au repetat măsurătorile cu un detector de neutroni extrem de sensibil în cea mai adâncă mină de sare din Uniunea Sovietică, nu au obținut un rezultat pozitiv. Radiația cosmică, care aparent a provocat efectul observat, nu a putut pătrunde la o asemenea adâncime. În 1977, profesorul Flerov a sugerat că a descoperit în sfârșit „ semnale de transuraniu nou„ în timp ce studiam apele termale adânci ale Peninsulei Cheleken din Marea Caspică. Cu toate acestea, numărul cazurilor raportate a fost prea mic pentru o atribuire clară. Un an mai târziu, grupul lui Flerov a înregistrat 150 de diviziuni spontane pe lună. Aceste date au fost obținute în timpul lucrului cu un schimbător de ioni umplut cu transuraniu necunoscut din apele termale. Flerov a estimat că timpul de înjumătățire al elementului prezent, pe care încă nu a reușit să-l izoleze, este de miliarde de ani. Alți cercetători au luat drumuri diferite. Profesorul Fowler și colegii săi de la Universitatea din Bristol au întreprins experimente cu baloane la mare altitudine. Folosind detectoare de cantități mici de nuclee, au fost identificate numeroase zone cu încărcături nucleare care depășesc 92. Cercetătorii englezi au considerat că una dintre urme a indicat chiar elementele 102...108. Ulterior au făcut o modificare: elementul necunoscut are numărul de serie 96 ( curiu). Cum ajung aceste particule supergrele în stratosfera globului? Mai multe teorii au fost prezentate până acum. Potrivit acestora, atomii grei ar trebui să apară în timpul exploziilor de supernove sau a altor procese astrofizice și să ajungă pe Pământ sub formă de radiații cosmice sau praf – dar numai după 1000 – 1.000.000 de ani. Aceste depozite cosmice sunt în prezent căutate atât în ​​atmosferă, cât și în sedimentele marine de adâncime. Deci, elementele supergrele pot fi găsite în radiația cosmică? Adevărat, conform oamenilor de știință americani care au întreprins experimentul Skylab în 1975, această ipoteză nu a fost confirmată. Într-un laborator spațial care orbitează Pământul, au fost instalate detectoare care absorb particulele grele din spațiu; au fost doar descoperite urme ale elementelor cunoscute. Praful lunar adus pe Pământ după prima aterizare pe Lună în 1969 a fost examinat nu mai puțin atent pentru prezența elementelor supergrele. Când au fost găsite urme de particule „cu viață lungă” de până la 0,025 mm, unii cercetători au crezut că ar putea fi atribuite elementelor 110 - 119. Rezultate similare au fost obținute din studiile compoziției izotopice anormale a xenonului de gaz nobil conținut în diferite probe de meteoriți. Fizicienii și-au exprimat opinia că acest efect poate fi explicat doar prin existența elementelor supergrele. Oamenii de știință sovietici din Dubna, care au analizat 20 kg de meteorit Allende, care a căzut în Mexic în toamna anului 1969, au reușit să detecteze mai multe fisiuni spontane în urma a trei luni de observație. Cu toate acestea, după ce s-a stabilit că „natural” plutoniu-244, care a fost cândva parte integrantă a sistemului nostru solar, lasă urme complet similare, interpretarea a început să fie efectuată cu mai multă atenție. Acum un secol și jumătate, când Dmitri Ivanovici Mendeleev a descoperit Legea periodică, se cunoșteau doar 63 de elemente. Aranjate într-un tabel, au fost ușor așezate în perioade, fiecare dintre acestea se deschide cu metale alcaline active și se termină (după cum s-a dovedit mai târziu) cu gaze nobile inerte. De atunci, tabelul periodic aproape că și-a dublat dimensiunea, iar cu fiecare extindere Legea periodică a fost confirmată din nou și din nou. Rubidiul amintește și de potasiu și sodiu, deoarece xenonul este de cripton și argon; sub carbon se află siliciul, care este mult asemănător cu acesta... Astăzi se știe că aceste proprietăți sunt determinate de numărul de electroni care se rotesc în jurul nucleului atomic. . Ele umplu „cochiliile energetice” ale atomului unul după altul, ca spectatorii care își ocupă scaunele în ordine într-un teatru: cel care este ultimul va determina proprietățile chimice ale întregului element. Un atom cu ultima înveliș complet umplut (cum ar fi heliul cu cei doi electroni ai săi) va fi inert; un element cu un electron „în plus” (cum ar fi sodiul) va forma activ legături chimice. Numărul de electroni încărcați negativ pe orbite este legat de numărul de protoni pozitivi din nucleul unui atom și numărul de protoni este cel care distinge diferitele elemente. Dar pot exista numere diferite de neutroni în nucleul aceluiași element; nu au nicio sarcină și nu afectează proprietățile chimice. Dar, în funcție de numărul de neutroni, hidrogenul se poate dovedi a fi mai greu decât heliul, iar masa litiului poate ajunge la șapte în loc de cele șase unități atomice „clasice”. Și dacă lista de elemente cunoscute astăzi se apropie de 120, atunci numărul de nuclee (nuclizi) a depășit 3000. Cele mai multe dintre ele sunt instabile și după un timp se descompun, eliberând particule „în plus” în timpul dezintegrarii radioactive. Chiar și mai mulți nuclizi nu pot exista în principiu, căzând instantaneu în bucăți. Astfel, un continent de nuclee stabile este înconjurat de o mare întreagă de combinații instabile de neutroni și protoni. Marea Instabilității Soarta nucleului depinde de numărul de neutroni și protoni din el. Conform teoriei învelișului structurii nucleului, prezentată încă din anii 1950, particulele din acesta sunt distribuite între nivelurile lor de energie în același mod ca electronii care se rotesc în jurul nucleului. Unele numere de protoni și neutroni oferă configurații deosebit de stabile cu învelișuri de protoni sau neutroni complet umplute - 2, 8, 20, 28, 50, 82, iar pentru neutroni există și 126 de particule. Aceste numere sunt numite numere „magice”, iar nucleele cele mai stabile conțin numere „de două ori magice” de particule - de exemplu, plumbul are 82 de protoni și 126 de neutroni, sau doi fiecare într-un atom normal de heliu, al doilea element cel mai abundent. în univers. „Continentul chimic” succesiv al elementelor găsite pe Pământ se termină cu plumb. Este urmată de o serie de nuclee care există mult mai puțin decât vârsta planetei noastre. În adâncurile sale, ele pot fi păstrate doar în cantități mici, cum ar fi uraniul și toriu, sau chiar în urme, cum ar fi plutoniul. Este imposibil să-l extragi din rocă, iar plutoniul este produs artificial, în reactoare, bombardând cu neutroni o țintă de uraniu. În general, fizicienii moderni tratează nucleele atomice ca părți de construcție, forțându-le să atașeze neutroni individuali, protoni sau nuclee întregi. Acest lucru face posibilă obținerea de nuclizi din ce în ce mai grei prin traversarea strâmtorii „Mării Instabilității”. Scopul călătoriei este sugerat de aceeași teorie a cochiliei a structurii nucleului. Aceasta este regiunea elementelor supergrele cu un număr adecvat (și foarte mare) de neutroni și protoni, legendara „Insula Stabilității”. Calculele spun că unii dintre „rezidenții” locali s-ar putea să nu mai existe pentru fracțiuni de microsecunde, ci pentru multe ordine de mărime mai mult. „La o anumită aproximare, ele pot fi considerate picături de apă”, ne-a explicat academicianul RAS Yuri Oganesyan. — Până la plumb, nucleele sunt sferice și stabile. În urma lor este o peninsulă de nuclee moderat stabile - precum toriu sau uraniu - care este întinsă de un banc de nuclee foarte deformate și se sparge într-o mare instabilă... Dar și mai departe, dincolo de strâmtoare, poate exista o nouă regiune. de nuclee sferice, elemente supergrele și stabile cu numerele 114, 116 și mai departe.” Durata de viață a unor elemente de pe „Insula Stabilității” poate dura ani, sau chiar milioane de ani. Insula Stabilitatii Elementele transuranice cu nucleele lor deformate pot fi create prin bombardarea țintelor din uraniu, toriu sau plutoniu cu neutroni. Bombardându-le cu ioni de lumină accelerați într-un accelerator, puteți obține succesiv un număr de elemente și mai grele - dar la un moment dat limita va veni. „Dacă considerăm diferite reacții – adăugarea de neutroni, adăugarea de ioni – ca „nave” diferite, atunci nu toate ne vor ajuta să navigăm spre „Insula Stabilității”, continuă Yuri Oganesyan. — Acest lucru va necesita un „vas” mai mare și un design diferit. Ținta ar trebui să fie nuclee grele bogate în neutroni de elemente artificiale mai grele decât uraniul și ar trebui să fie bombardate cu izotopi mari și grei care conțin mulți neutroni, cum ar fi calciul-48. Doar o mare echipă internațională de oameni de știință ar putea lucra pe o astfel de „navă”. Inginerii și fizicienii de la fabrica Elektrokhimpribor au izolat din calciu natural al 48-lea izotop extrem de rar, care este conținut aici într-o cantitate mai mică de 0,2%. Țintele din uraniu, plutoniu, americiu, curiu, californiu au fost pregătite la Institutul de Cercetare a Reactoarelor Atomice Dimitrograd, la Laboratorul Național Livermore și la Laboratorul Național Oak Ridge din SUA. Ei bine, experimente cheie privind sinteza de noi elemente au fost efectuate de academicianul Oganesyan la Institutul Comun de Fizică Nucleară (JINR), la Laboratorul Flerov de Reacții Nucleare. „Acceleratorul nostru din Dubna a funcționat 6-7 mii de ore pe an, accelerând ionii de calciu-48 până la aproximativ 0,1 viteza luminii”, explică omul de știință. „Această energie este necesară pentru ca unii dintre ei, lovind ținta, să învingă forțele de repulsie a lui Coulomb și să se îmbine cu nucleele atomilor săi. De exemplu, elementul 92, uraniul, va produce nucleul unui nou element numerotat 112, plutoniu 114 și californiu 118.” „Căutarea de noi elemente supergrele ne permite să răspundem la una dintre cele mai importante întrebări ale științei: unde se află granița lumii noastre materiale?” „Asemenea nuclee ar trebui să fie deja destul de stabile și nu se vor degrada imediat, dar vor emite treptat particule alfa și nuclee de heliu. Și suntem foarte buni la înregistrarea lor”, continuă Oganesyan. Nucleul supergreu va ejecta o particulă alfa, transformându-se într-un element cu două numere atomice mai ușoare. La rândul său, nucleul fiică va pierde o particulă alfa și se va transforma într-un „nepot” - încă patru mai ușoare și așa mai departe, până când procesul de dezintegrare alfa secvențială se încheie cu apariția aleatorie și fisiunea spontană instantanee, moartea nucleului instabil. în „Marea Instabilității”. Folosind această „genealogie” a particulelor alfa, Oganesyan și colegii săi au trasat întreaga istorie a transformării nuclizilor obținuți în accelerator și au conturat țărmul apropiat al „Insulei Stabilitatii”. După o jumătate de secol de călătorie, primii oameni au aterizat pe ea. Pamant nou Deja în primul deceniu al secolului al XXI-lea, în reacțiile de fuziune ale actinidelor cu ioni accelerați de calciu-48, atomi de elemente cu numere de la 113 la 118, situate pe malul „Insulei Stabilitatii” cea mai îndepărtată de „continent” , au fost sintetizate. Durata lor de viață este deja cu ordine de mărime mai mare decât cea a vecinilor lor: de exemplu, elementul 114 este stocat nu pentru milisecunde, ca al 110-lea, ci pentru zeci și chiar sute de secunde. „Astfel de substanțe sunt deja disponibile pentru chimie”, spune academicianul Oganesyan. - Asta înseamnă că ne întoarcem la începutul călătoriei și acum putem verifica dacă Legea periodică a lui Mendeleev este respectată pentru ei. Va fi elementul 112 un analog al mercurului și cadmiului, iar elementul 114 un analog al staniului și plumbului? Primele experimente chimice cu izotopul celui de-al 112-lea element (coperniciu) au arătat că, aparent, vor fi. Nucleele de coperniciu ejectate din țintă în timpul bombardamentului au fost direcționate de oamenii de știință într-un tub lung care conținea 36 de detectoare pereche, parțial acoperite cu aur. Mercurul formează cu ușurință compuși intermetalici stabili cu aurul (această proprietate este folosită în tehnica antică de aurire). Prin urmare, mercurul și atomii din apropiere ar trebui să se așeze pe suprafața de aur a primilor detectoare, iar radonul și atomii apropiați de gazele nobile pot ajunge la capătul tubului. Urmând cu ascultare Legea periodică, Copernicium s-a arătat a fi o rudă cu mercurul. Dar dacă mercurul a fost primul metal lichid cunoscut, atunci coperniciul poate fi primul gazos: punctul său de fierbere este sub temperatura camerei. Potrivit lui Yuri Oganesyan, acesta este doar un început stins, iar elementele supergrele din „Insula Stabilității” ne vor deschide o zonă nouă, luminoasă și neobișnuită de chimie. Dar deocamdată am zăbovit la poalele insulei de elemente stabile. Este de așteptat ca cel de-al 120-lea și nucleele ulterioare să se dovedească a fi cu adevărat stabile și să existe timp de mulți ani, sau chiar milioane de ani, formând compuși stabili. Cu toate acestea, nu mai este posibil să le obținem folosind același calciu-48: nu există elemente suficient de longevive care s-ar putea combina cu acești ioni pentru a da nuclee de masa necesară. De asemenea, încercările de a înlocui ionii de calciu-48 cu ceva mai greu nu au dat rezultate. Prin urmare, pentru noi căutări, oamenii de știință marine au ridicat capul și au privit mai atent cerul. Spațiu și fabrică Compoziția originală a lumii noastre nu a fost foarte diversă: în Big Bang, doar hidrogenul a apărut cu mici amestecuri de heliu - cel mai ușor dintre atomi. Toți ceilalți participanți respectați din tabelul periodic au apărut în reacțiile de fuziune nucleară, în interiorul stelelor și în timpul exploziilor de supernove. Nuclizii instabili s-au degradat rapid, în timp ce nuclizii stabili, cum ar fi oxigenul-16 sau fierul-54, s-au acumulat. Nu este surprinzător faptul că elementele grele instabile precum americiul sau coperniciul nu pot fi găsite în natură. Dar dacă există într-adevăr o „Insulă a stabilității” undeva, atunci cel puțin în cantități mici ar trebui să se găsească elemente supergrele în vastitatea Universului, iar unii oameni de știință le caută printre particulele de raze cosmice. Potrivit academicianului Oganesyan, această abordare nu este încă la fel de fiabilă ca un vechi bombardament. „Nucleele cu adevărat longevive din vârful Insulei Stabilitatii conțin cantități neobișnuit de mari de neutroni”, spune omul de știință. „De aceea, calciul-48 bogat în neutroni s-a dovedit a fi un nucleu atât de reușit pentru bombardarea elementelor țintă bogate în neutroni.” Cu toate acestea, izotopii mai grei decât calciul-48 sunt instabili și șansele ca ei să fuzioneze pentru a forma nuclee super-stabile în condiții naturale sunt extrem de scăzute.” Prin urmare, laboratorul din Dubna, lângă Moscova, s-a orientat către utilizarea nucleelor ​​mai grele, deși nu la fel de reușită ca calciul, pentru tragerea în elementele țintei artificiale. „Acum suntem ocupați să creăm așa-numita Fabrică de Elemente Supergrele”, spune academicianul Oganesyan. — În el, aceleași ținte vor fi bombardate cu nuclee de titan sau crom. Conțin doi și patru protoni mai mulți decât calciul, ceea ce înseamnă că ne pot oferi elemente cu mase de 120 sau mai mult. Va fi interesant de văzut dacă vor fi în continuare pe „insula” sau dacă vor deschide o nouă strâmtoare dincolo de ea”.	La energia ionilor de cripton din apropierea barierei Coulomb au fost observate trei cazuri de formare a elementului 118. 293.118 nuclee au fost implantate într-un detector de siliciu și s-a observat un lanț de șase dezintegrari α succesive, care s-au încheiat în izotopul 269 Sg. Secțiunea transversală pentru formarea elementului 118 a fost de ~2 picobarns. Timpul de înjumătățire al izotopului 293118 este de 120 ms. În fig. Figura 3 prezintă un lanț de dezintegrari succesive α ale izotopului 293 118 și prezintă perioadele de înjumătățire ale nucleelor ​​fiice formate ca urmare a descompunerilor α. Pe baza diferitelor modele teoretice, au fost calculate caracteristicile de dezintegrare ale nucleelor ​​supergrele. Rezultatele unui astfel de calcul sunt prezentate în Fig. 4. Timpurile de înjumătățire ale nucleelor ​​chiar și supergrele sunt date în raport cu fisiunea spontană (a), dezintegrarea α (b), dezintegrarea β (c) și pentru toate procesele de dezintegrare posibile (d). Cel mai stabil nucleu în ceea ce privește fisiunea spontană (Fig. 4a) este nucleul cu Z = 114 și N = 184. Pentru acesta, timpul de înjumătățire față de fisiunea spontană este de ~10 16 ani. Pentru izotopii elementului 114, care diferă de cel mai stabil cu 6-8 neutroni, timpii de înjumătățire scad cu 10-15 ordine de mărime. Timpurile de înjumătățire relativ la dezintegrarea α sunt prezentate în Fig. 4b. Cel mai stabil nucleu este situat în regiunea Z< 114 и N = 184 (T 1/2 = 10 15 лет). Для изотопа 298 114 период полураспада составляет около 10 лет. În Fig. 4c cu puncte întunecate. În fig. 4d arată timpii de înjumătățire complet. Pentru nucleele pare-pari situate în interiorul conturului central, acestea sunt ~10 5 ani. Astfel, după luarea în considerare a tuturor tipurilor de dezintegrare, se dovedește că nucleele din vecinătatea Z = 110 și N = 184 formează o „insulă a stabilității”. Nucleul 294110 are un timp de înjumătățire de aproximativ 109 ani. Diferența dintre valoarea Z și numărul magic 114 prezis de modelul învelișului se datorează competiției dintre fisiune (față de care nucleul cu Z = 114 este cel mai stabil) și dezintegrarea α (față de care nucleele cu Z inferior sunt stabile). ). Pentru nucleele impar-pare și par-impar, timpul de înjumătățire crește în raport cu descompunerea α și fisiunea spontană și scad în raport cu dezintegrarea β. Trebuie remarcat faptul că estimările de mai sus depind puternic de parametrii utilizați în calcule și pot fi considerate doar ca indicii ale posibilității existenței nucleelor ​​supergrele cu durate de viață suficient de lungi pentru detectarea lor experimentală. Rezultatele unui alt calcul al formei de echilibru a nucleelor ​​supergrele și al timpilor lor de înjumătățire sunt prezentate în Fig. 5, 11.11. În fig. Figura 11.10 arată dependența energiei de deformare a echilibrului de numărul de neutroni și protoni pentru nucleele cu Z = 104-120. Energia de deformare este definită ca diferența dintre energiile nucleelor ​​aflate în echilibru și forma sferică. Din aceste date este clar că în regiunea Z = 114 și N = 184 ar trebui să existe nuclee care au formă sferică în starea fundamentală. Toate nucleele supergrele descoperite până în prezent (sunt prezentate în Fig. 5 ca diamante întunecate) sunt deformate. Diamantele ușoare prezintă nuclee care sunt stabile în raport cu degradarea β. Aceste nuclee trebuie să se descompună prin dezintegrare α sau fisiune. Canalul principal de dezintegrare ar trebui să fie α-decay. Timpurile de înjumătățire pentru izotopii β-stabili chiar și chiar sunt prezentate în Fig. 6. Conform acestor predicții, timpii de înjumătățire sunt așteptați pentru majoritatea nucleelor ​​mult mai lungi decât cele observate pentru nucleele supergrele deja descoperite (0,1-1 ms). De exemplu, pentru nucleul 292110, este prevăzută o durată de viață de ~ 51 de ani. Astfel, conform calculelor microscopice moderne, stabilitatea nucleelor ​​supergrele crește brusc pe măsură ce se apropie de numărul magic al neutronilor N = 184. Până de curând, singurul izotop al unui element cu Z = 112 era izotopul 277 112, care are o jumătate de durata de viata de 0,24 ms. Izotopul mai greu 283112 a fost sintetizat în reacția de fuziune la rece 48 Ca + 238 U. Timp de iradiere 25 zile. Numărul total de 48 de ioni de Ca pe țintă este de 3,5·1018. Au fost înregistrate două cazuri care au fost interpretate ca fisiune spontană a izotopului rezultat 283 112. Timpul de înjumătățire al acestui nou izotop a fost estimat la T 1/2 = 81 s. Astfel, este clar că o creștere a numărului de neutroni din izotopul 283112 față de izotopul 277112 cu 6 unități crește durata de viață cu 5 ordine de mărime. În fig. Figura 7 arată durata de viață măsurată a izotopilor de seaborgiu Sg (Z = 106) în comparație cu predicțiile diferitelor modele teoretice. De remarcat este scăderea duratei de viață a izotopului cu N = 164 cu aproape un ordin de mărime în comparație cu durata de viață a izotopului cu N = 162. Cea mai apropiată apropiere de insula de stabilitate poate fi realizată în reacția 76 Ge + 208 Pb. Un nucleu foarte greu aproape sferic poate fi format într-o reacție de fuziune urmată de emisia de γ cuante sau a unui singur neutron. Conform estimărilor, nucleul rezultat de 284 114 ar trebui să se descompună odată cu emisia de particule α cu un timp de înjumătățire de ~ 1 ms. Informații suplimentare despre ocuparea cochiliei în regiunea N = 162 pot fi obținute prin studierea dezintegrarilor α ale nucleelor ​​271 108 și 267 106. Timpurile de înjumătățire de 1 min sunt prezise pentru aceste nuclee. si 1 ora. Pentru nucleele 263 106, 262 107, 205 108, 271.273 110 se așteaptă izomerie, motiv pentru care este umplerea subcociilor cu j = 1/2 și j = 13/2 în regiunea N = 162 pentru nucleele deformate în pământ stat. În fig. Figura 8 prezintă funcțiile de excitare măsurate experimental pentru reacția de formare a elementelor Rf (Z = 104) și Hs (Z = 108) pentru reacțiile de fuziune ale ionilor incidenti 50 Ti și 56 Fe cu un nucleu țintă 208 Pb. Nucleul compus rezultat este răcit prin emisia a unul sau doi neutroni. Informațiile despre funcțiile de excitare ale reacțiilor de fuziune cu ioni grei sunt deosebit de importante pentru obținerea nucleelor ​​supergrele. În reacția de fuziune a ionilor grei, este necesar să se echilibreze cu precizie efectele forțelor Coulomb și ale forțelor de tensiune superficială. Dacă energia ionului incident nu este suficient de mare, atunci distanța minimă de apropiere nu va fi suficientă pentru fuziunea sistemului nuclear binar. Dacă energia particulei incidente este prea mare, atunci sistemul rezultat va avea o energie de excitație mare și cel mai probabil se va dezintegra în fragmente. Fuziunea eficientă are loc într-un interval energetic destul de îngust de particule care se ciocnesc. Reacțiile de fuziune cu emisia unui număr minim de neutroni (1-2) prezintă un interes deosebit, deoarece în nucleele supergrele sintetizate, este de dorit să existe cel mai mare raport N/Z posibil. În fig. Figura 9 prezintă potențialul de fuziune pentru nucleele din reacție 64 Ni + 208 Pb 272 110. Cele mai simple estimări arată că probabilitatea efectului de tunel pentru fuziunea nucleară este de ~ 10 -21, care este semnificativ mai mică decât valoarea observată a secțiunii transversale. Acest lucru poate fi explicat după cum urmează. La o distanță de 14 fm între centrele nucleelor, energia cinetică inițială de 236,2 MeV este complet compensată de potențialul Coulomb. La această distanță, doar nucleonii aflați pe suprafața nucleului sunt în contact. Energia acestor nucleoni este scăzută. Prin urmare, există o mare probabilitate ca nucleonii sau perechile de nucleoni să părăsească orbitalii într-un nucleu și să se deplaseze în stările libere ale nucleului partener. Transferul de nucleoni de la un nucleu incident la un nucleu țintă este deosebit de atractiv în cazul în care izotopul de plumb dublu magic 208 Pb este utilizat ca țintă. În 208 Pb, subînvelișul de protoni h 11/2 și subînvelișurile de neutroni h 9/2 și i 13/2 sunt umplute. Inițial, transferul de protoni este stimulat de forțele de atracție proton-proton, iar după umplerea subînvelișului h 9/2 - de forțele de atracție proton-neutron. În mod similar, neutronii se deplasează în subînvelișul liber i 11/2, atrași de neutroni din subînvelișul deja umplut i 13/2. Datorită energiei de împerechere și momentelor unghiulare orbitale mari, transferul unei perechi de nucleoni este mai probabil decât transferul unui singur nucleon. După transferul a doi protoni din 64 Ni 208 Pb, bariera Coulomb scade cu 14 MeV, ceea ce favorizează contactul mai strâns al ionilor care interacționează și continuarea procesului de transfer de nucleoni. În lucrările lui [V.V. Volkov. Reacții nucleare de transferuri inelastice profunde. M. Energoizdat, 1982; V.V. Volkov. Izv. Academia de Științe a URSS, seria fizică, 1986, vol. 50 p. 1879] a fost studiat în detaliu mecanismul reacției de fuziune. Se arată că deja în stadiul de captare se formează un sistem nuclear dublu după disiparea completă a energiei cinetice a particulei incidente și nucleonii unuia dintre nuclei sunt transferați treptat, coajă cu coajă, către celălalt nucleu. Adică, structura învelișului nucleelor ​​joacă un rol semnificativ în formarea miezului compus. Pe baza acestui model, a fost posibil să se descrie destul de bine energia de excitație a nucleelor ​​compuși și secțiunea transversală pentru formarea a 102-112 elemente în reacțiile de fuziune la rece. La Laboratorul de Reacții Nucleare care poartă numele. G.N. Flerov (Dubna) a sintetizat un element cu Z = 114. S-a folosit reacția Identificarea nucleului 289 114 a fost efectuată folosind un lanț de descompunere α. Evaluarea experimentală a timpului de înjumătățire al izotopului 289 114 ~30 s. Rezultatul obtinut este in buna concordanta cu calculele efectuate anterior. La sintetizarea elementului 114 în reacția 48 Cu + 244 Pu, randamentul maxim se obține prin canal cu evaporarea a trei neutroni. În acest caz, energia de excitație a nucleului compus 289 114 a fost de 35 MeV. Secvența prezisă teoretic a dezintegrarilor care apar cu nucleul 296 116 format în reacție este prezentată în Fig. 10. Orez. 10. Schema dezintegrarii nucleare 296 116 Nucleul 296 116 este răcit prin emisia a patru neutroni și se transformă în izotopul 292 116, care apoi, cu o probabilitate de 5%, în urma a două e-capturi succesive se transformă în izotopul 292 114. Ca urmare a α -dezintegrare (T 1/2 = 85 zile), izotopul 292 114 se transformă în izotopul 288 112. Formarea izotopului 288 112 are loc tot prin canal. Nucleul final 288 112 rezultat din ambele lanțuri are un timp de înjumătățire de aproximativ 1 oră și se descompune prin fisiune spontană. Cu o probabilitate de aproximativ 10%, ca urmare a dezintegrarii α a izotopului 288 114, se poate forma izotopul 284 112. Perioadele și canalele de dezintegrare de mai sus au fost obținute prin calcul. La analizarea diferitelor posibilități de formare a elementelor supergrele în reacții cu ioni grei trebuie avute în vedere următoarele circumstanțe. Este necesar să se creeze un nucleu cu un raport suficient de mare dintre numărul de neutroni și numărul de protoni. Prin urmare, ionii grei cu un N/Z mare trebuie să fie aleși ca particule incidente. Este necesar ca nucleul compus rezultat să aibă o energie de excitație scăzută și un moment unghiular mic, deoarece altfel înălțimea efectivă a barierei de fisiune va scădea. Este necesar ca nucleul rezultat să aibă o formă apropiată de sferică, deoarece chiar și o deformare ușoară va duce la fisiunea rapidă a nucleului supergreu. O metodă foarte promițătoare pentru producerea nucleelor ​​supergrele sunt reacții precum 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es. În fig. Figura 11 prezintă secțiunile transversale estimate pentru formarea elementelor transuraniu la iradierea țintelor constând din 248 Cm, 249 Cf și 254 Es cu ioni accelerați de 238 U. În aceste reacții s-au obținut deja primele rezultate asupra secțiunilor transversale pentru formarea elementelor cu Z > 100. Pentru a crește randamentele reacțiilor studiate, grosimile țintă au fost alese în așa fel încât produsele de reacție să rămână în ținta. După iradiere, elementele chimice individuale au fost separate de țintă. Produșii de descompunere α și fragmentele de fisiune au fost înregistrate în probele obținute pe parcursul mai multor luni. Datele obținute folosind ioni de uraniu accelerați indică în mod clar o creștere a randamentului elementelor transuraniu grele în comparație cu ionii de bombardare mai ușori. Acest fapt este extrem de important pentru rezolvarea problemei fuziunii nucleelor ​​supergrele. În ciuda dificultăților de a lucra cu ținte adecvate, previziunile pentru progresul către Z mare par destul de optimiste. Progresele în domeniul nucleelor ​​supergrele din ultimii ani au fost uimitor de impresionante. Cu toate acestea, până acum toate încercările de a descoperi insula stabilității nu au avut succes. Căutarea lui continuă intens.