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 colab. (Polonia), W. Greiner și colab. (Franța) și mulți alții au creat teoria microscopică a nucleelor ​​atomice. Noua teorie a adus toate contradicțiile de mai sus într-un sistem coerent de legi fizice.
Ca orice teorie, a avut 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 și dincolo de limitele indicate de modelul de picătură 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 este valabil mai ales pentru elementele cele mai grele, supergrele, unde efectul cochiliilor închise Z=114 (posibil 120) și N=184 crește timpul de înjumătățire la zeci, sute de mii și, poate, milioane de ani, de exemplu. - 32-35 de ordine de mărime mai mult decât în ​​absența efectului obuzelor nucleare. Astfel, 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 aspectele cheie legate de sinteza artificială a elementelor.

2. Reacții pentru sinteza 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 unui nou nucleu este de numai 6 - 8 MeV. În schimb, în ​​timpul fuziunii nucleelor ​​țintă, chiar și cu ioni ușori precum heliu (4 He) sau carbon (12 C), nucleele grele vor fi încălzite la o energie de E x = 20 - 40 MeV. Odată cu o creștere suplimentară a numărului atomic al nucleului proiectilului, va trebui să furnizeze din ce în ce mai multă energie pentru a depăși forțele electrice de respingere a nucleelor ​​încărcate pozitiv (bariera de reacție Coulomb). Această circumstanță 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 vine primul obstacol.

Un nucleu greu încălzit va putea doar în 1/100 din cazuri să emită un neutron, practic va fi împărțit în două fragmente, deoarece energia nucleului este semnificativ mai mare decât înălțimea barierei sale de fisiune. Este ușor de înțeles că o creștere a energiei de excitație a compusului nucleului îi este dăunătoare. 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 nucleului crește, efectul stabilizator al cochiliilor scade, deci înălțimea barierei de fisiune scade și fisionabilitatea nucleului 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 și alții). În procesul 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 nucleu 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 a reacției. 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 nucleului de uraniu în două fragmente are loc odată cu eliberarea de energie (este folosit 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, este suficient ca un nucleu greu să emită doar unul sau doi neutroni pentru a intra în starea fundamentală.
Reacțiile de fuziune la rece ale nucleelor ​​masive au fost utilizate cu succes pentru sinteza a 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 sunt cunoscute a fi 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 de fuziune scade de mai mult de 10 4 ori.

Figura 3 Harta nuclizilor grei. Timpurile de înjumătățire ale nucleelor ​​sunt reprezentate de diferite culori (scara dreapta). Pătrate negre - izotopi ai elementelor stabile care se găsesc în scoarța terestră (T 1/2 ≥ 10 9 ani). Culoare albastru închis - „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 succesivă, arată cât de aproape se poate ajunge de „insulele stabilității” în sinteza artificială 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).

Nucleii cu un exces mare de neutroni pot fi obținuti, în principiu, dacă sunt folosite ca ținte elemente artificiale: plutoniu (Z = 94), americiu (Z = 95) sau curiu (Z = 96) produs în reactoare nucleare și calciu rar. izotop - 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. Ar putea fi de așteptat 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 de masă a nucleelor ​​care interacționează (Z 1 × Z2 ≤ 2000) le reduce repulsia coulombiană și astfel crește probabilitatea de fuziune.

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. s-a dovedit a fi ineficient. Cu toate acestea, dezvoltarea tehnicilor experimentale în ultimii ani și, mai ales, producerea de fascicule intense de ioni de 48Ca în laboratorul nostru la acceleratoare de nouă generație, au 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 în cazul unei sinteze reușite? Dacă ipoteza teoretică este corectă, 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 nepoată 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 o singură descompunere, ci o „familie radioactivă”, un lanț de dezintegrari alfa succesive, suficient de lungi în timp (la scară nucleară), care concurează 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 de învelișurile închise Z = 114 și N = 184. Este extrem de dificil să sintetizezi astfel de nuclee bogate în neutroni în reacțiile nucleare, deoarece în timpul fuziunea nucleelor ​​de elemente stabile, în care există deja un anumit raport dintre protoni și neutroni, este imposibil să ajungem la nucleul dublu magic 298 114. Prin urmare, trebuie să încercăm să folosim nuclee în reacția care conțin inițial numărul maxim posibil de neutroni. Acest lucru, în mare măsură, sa datorat și alegerii ionilor accelerați de 48 Ca ca proiectil. Se știe că calciul este abundent în natură. Este format din 97% din izotopul 40 Ca, al cărui nucleu conține 20 de protoni și 20 de neutroni. Dar conține în cantitate de 0,187% un izotop greu - 48 Ca (20 de protoni și 28 de neutroni) care are 8 neutroni în exces. Tehnologia pentru producerea sa este foarte consumatoare de timp și costisitoare; costul unui gram îmbogățit cu 48 Ca 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 consumul 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 al 116-lea cu masa de 293, care se formează în reacția de fuziune a nucleelor ​​de 248 St și 48 Ca, sunt de așteptat trei dezintegrari alfa succesive, care culminează cu fisiunea spontană. a nucleului strănepoatei celui de-al 110-lea element cu o masă de 281. După cum se poate observa în Fig. 8 este doar 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 - izotopul elementului 110 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, la 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) și cu conținut maxim de neutroni. Ele sunt produse în reactoare nucleare puternice (în Oak Ridge, SUA și în Dimitrovgrad, Rusia) și apoi îmbogățite la instalații speciale, separatoare de masă la Institutul de Cercetare All-Russian de Fizică Experimentală (Sarov). Reacţiile de fuziune a 48 de nuclee de Ca cu nucleele acestor izotopi au fost alese pentru sinteza elementelor cu Z = 114 - 118 .

Aici as vrea sa fac o digresiune.

Nu orice laborator, nici măcar centrele nucleare de top din lume, are materiale atât de unice și într-o cantitate atât de mare 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 a sugerat să dezvoltăm un program de lucru privind sinteza de noi elemente pe o perioadă de 5 ani și a alocat un grant special pentru aceste studii. Pe de altă parte, lucrând la Institutul Comun pentru Cercetare Nucleară, cooperăm (și concurăm) intens cu laboratoarele de top din lume. În cercetările privind sinteza elementelor supergrele, cooperăm strâns de mulți ani cu Laboratorul Național Livermore (SUA). Această colaborare nu numai că ne unește eforturile, ci creează și condițiile în care rezultatele experimentale sunt procesate și analizate de către cele două grupuri în mod independent în toate etapele experimentului.
Pentru 5 ani de muncă, în timpul expunerilor lungi, o doză de aproximativ 2 × 10 20 de ioni (aproximativ 16 miligrame de 48 Ca, accelerați la ~ 1/10 din viteza luminii, au trecut 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 dezintegrarii noilor nuclizi supergrei. Prezentarea tuturor rezultatelor ar ocupa prea mult spațiu și, pentru a nu obosi cititorul, ne vom limita la a descrie doar ultimul experiment de sinteza elementelor 113 și 115 - toate celelalte reacții au fost studiate în mod similar. . Dar înainte de a ne lansa în această sarcină, ar fi oportun să subliniem pe scurt configurația experimentală și să explicăm principiile de bază de funcționare ale configurației 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 și așa mai departe. Acest lucru face posibilă selectarea, cu mare fiabilitate, dintr-o cantitate imensă de produse radioactive, evenimente foarte rare de descompunere succesivă înrudite genetic ale nucleelor ​​supergrele, chiar dacă acestea se formează într-o cantitate extrem de mică (~ 1 atom/lună).

5. Rezultate experimentale

Pentru a arăta instalația „în acțiune”, ca exemplu, vom descrie mai detaliat experimentele privind sinteza elementului 115 format în reacția de fuziune nucleară 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, dacă această condiție este îndeplinită, dacă energia fasciculului este limitată la E=248 MeV, atunci energia termică a compusului de 291 115 nucleu 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 element nou va trece printr-un separator reglat pentru a-l trece și va intra 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 timpul de sosire, energia și coordonatele sale (numărul benzii și poziția în ea). Rețineți că această informație are semnul „TOF” (venit de la separator). Dacă în 10 secunde urmează un al doilea semnal cu o energie mai mare de 9,8 MeV din același loc de pe suprafața detectorului, fără semn de „TOF” (adică, de la dezintegrarea unui atom implantat), fasciculul este oprit și toată degradarea ulterioară este înregistrată în condiții de absență aproape completă a fundalului. După cum se poate observa în graficul de sus al 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, coincid 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 aceeași formă (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, care se formează după ce compusul este evaporat de nucleul a 3 neutroni, atunci cu o creștere a energiei 48Ca fascicul de ioni cu doar 5 MeV, ar trebui să scadă de 5-6 ori. Într-adevăr, la E = 253 MeV, efectul a fost absent. Dar aici a fost 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. Un nou lanț de dezintegrare s-a încheiat după - 1,5 ore cu fisiune spontană. Evident, aceasta este dezintegrarea unui alt nucleu, cu o mare probabilitate de apariție a unui izotop vecin al celui de-al 115-lea element cu masa 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, unde timpii de înjumătățire calculat pentru nuclizi supergrei cu numere diferite de protoni și neutroni sunt prezentate sub forma a unei hărți 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 sintetizați în reacția 209 Bi + 64 Ni în Laboratorul German - GSI (Darmstadt) și apoi în japonez - RIKEN (Tokio).

Figura 6
Experiment asupra sintezei elementului 115 în reacția 48 Ca + 243 At.
Figura de sus arată timpii de apariție a semnalelor după implantarea în detector a unui nucleu de recul (R). 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, 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 delimitează regiuni ale nucleelor ​​cu timpi de înjumătățire diferit (grade diferite de obturare) sunt predicții ale teoriei microscopice.

În primul rând, trebuie remarcat faptul că timpii de înjumătățire ale nucleelor ​​în ambele cazuri sunt în acord bun cu predicțiile teoretice. În ciuda faptului că izotopul 288 115 este la 11 neutroni distanță de învelișul neutronilor N=184, izotopii elementelor 115 și 113 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 o altă înveliș închisă 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. Observăm încă o dată că în absența unei structuri (cochilii nucleare), toți izotopii de 105÷115 elemente ar trebui să experimenteze fisiunea spontană într-un timp de ~ 10 -19 s.

(experienta chimica)

În exemplul descris mai sus, proprietățile izotopului cu viață lungă 268 Db, care închide lanțul de dezintegrare a celui de-al 115-lea element, sunt de interes independent.
Conform Legii periodice, al 105-lea element se află în al cincilea rând. 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 tabel. D.I. Mendeleev. Datorită timpului lung de înjumătățire, acest izotop al elementului 105 poate fi separat de toți produșii de reacție. metoda radiochimică cu măsurarea ulterioară a dezintegrarii sale – fisiune spontană. Acest experiment oferă o identificare independentă a numărului atomic al nucleului final (Z = 105) și a tuturor nuclizilor formați în dezintegrari alfa succesive ale celui de-al 115-lea element.
Într-un experiment chimic, nu este nevoie să folosiți un separator de recul. Separarea produșilor de reacție în funcție de numărul lor atomic se realizează prin metode bazate pe diferența dintre proprietățile lor chimice. Prin urmare, aici a fost folosită o metodă mai simplificată. Produșii de reacție care ies din țintă au fost introduși într-un colector de cupru situat pe calea mișcării lor la o adâncime de 3-4 microni. După 20-30 de ore de iradiere, colecția a fost dizolvată. Din soluție s-a izolat o fracție de transactinide - elementele Z > 104 - a din această fracție, apoi elementele din rândul 5 - 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 doi detectoare cu semiconductori care au înregistrat ambele fragmente de fisiune spontană. Întregul ansamblu a fost plasat la rândul său într-un detector de neutroni, care a determinat numărul de neutroni emiși de fragmente în timpul fisiunii nucleare Db.
În iunie 2004 au fost efectuate 12 experimente identice (S. N. Dmitriev et al.), în care s-au înregistrat 15 evenimente de fisiune spontană a Db. Fragmentele de fisiune spontană Db au o energie cinetică de aproximativ 235 MeV; în medie, sunt emiși aproximativ 4 neutroni pentru fiecare eveniment de fisiune. Astfel de caracteristici sunt inerente fisiunii spontane a unui nucleu suficient de greu. 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 s-au format în reacția 243 Am + 48 Ca ca urmare a cinci dezintegrari alfa succesive: Z = 115 → 113 → 111 → 109 → 107 → 105 conduc cu adevărat la formarea unui nucleu fisionabil spontan cu viață lungă, cu număr atomic 105. În aceste experimente, ca produs fiică al dezintegrarii alfa a elementului al 115-lea, a fost sintetizat și un alt element necunoscut anterior cu număr atomic 113.

Figura 7
Experimente fizice și chimice privind 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 experimentează fisiunea 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. Soluția celei de-a doua părți necesită o schimbare fundamentală în cadrul experimentelor; 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 afișate timpii de înjumătățire și energiile particulelor alfa emise (pătrate galbene). Datele sunt prezentate pe harta de contur a regiunii de separare în funcție de contribuția efectului învelișurilor nucleare la energia de legare a nucleului. În absența unei structuri nucleare, întreg câmpul ar fi alb. Pe măsură ce se întunecă, efectul scoicilor crește. Două benzi adiacente diferă doar cu 1 MeV. Acest lucru, totuși, este suficient pentru a crește semnificativ stabilitatea nucleelor ​​în ceea ce privește 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 de operare - un separator cinematic al nucleelor ​​de recul (Fig. 5) se bazează pe diferența dintre caracteristicile cinematice ale diferitelor tipuri de reacții. Produșii de reacție de fuziune ai nucleelor ​​țintă și 48 Ca de interes pentru noi 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 cu acești parametri luați în considerare, suntem aproape complet detonați de fasciculul de ioni, suprimăm de 10 4 ÷ 10 6 ori fundalul produselor secundare ale reacției și livrăm atomi de elemente noi la 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 diagrama separatorului și principiul funcționării acestuia. Nucleele de recul emise de stratul țintă se opresc în colectorul 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 analizate în masă de câmpurile magnetice în direcția detectorului. 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, „nu să mânjească” parametrii cinematici - unghiurile de plecare și energia 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 este necesar pentru a obține un randament eficient al unui nucleu supergreu cu o masă dată sau de 5-6 ori mai puțin atunci când este necesar. ajunge la sinteza a doi izotopi ai unui element dat adiacenți 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 laborioasă de experimente - să se repete măsurătorile la diferite energii ale fasciculului de ioni 48Ca.
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 nevoie să se separe produsele de reacție într-un timp atât de scurt. Apoi este posibil să se schimbe principiul de funcționare al instalației și să se efectueze separarea produselor 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 scoși din sursă de un câmp electric, separate prin masă în câmpuri magnetice de profil special, și, în final, sunt înregistrate (după tipul dezintegrarii) de detectoare amplasate în planul focal. Întreaga procedură poate dura, conform estimărilor, de la zecimi de secundă la câteva secunde, în funcție de condițiile de temperatură și de proprietățile fizico-chimice ale atomilor separați. Cedată în viteză la separatorul cinematic, noua unitate este MASHA (abrevierea numelui complet Analizor de masă al atomilor super grei) - va crește eficiența muncii de aproximativ 10 ori și va da, 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 fost testată și gata de funcționare. După reconstrucția acceleratorului, cu instalația 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 găsit 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, în viitorul îndepărtat, fizicienii vor putea folosi fascicule intense de ioni radioactivi, cu un număr de neutroni mai mare decât cel al 48 de nuclee de Ca. Astfel de proiecte sunt acum în discuție pe larg, până acum fără a se atinge costurile necesare pentru crearea unor astfel de giganți acceleratori.

Cu toate acestea, puteți încerca să abordați această problemă din cealaltă parte.

Dacă presupunem că nucleele supergrele cu cea mai lungă viață au un timp de înjumătățire de 10 5 ÷ 10 6 ani (nu diferă mult de predicțiile teoriei, care își face și 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 „centenarienilor” poate fi de zeci de milioane de ani sau mai mult, atunci aceștia ar putea fi prezenți pe Pământ, supraviețuind în cantități foarte mici din momentul în care elementele s-au format în sistemul solar până în zilele noastre.
Dintre posibilii candidați, preferăm izotopii celui de-al 108-lea element (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 omologul chimic al elementului 76 - osmiu (Os).

Figura 10
Instalație pentru înregistrarea unei fulgere 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 elementul Eka(Os) în cantități foarte mici. Prezența Eka(Os) în osmiu poate fi determinată din degradarea sa radioactivă. Poate că un ficat 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 nepoatei. Prin urmare, în prima etapă, este posibil să se înființeze 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 dura 1-1,5 ani. Dezintegrarea unui nucleu supergreu va fi înregistrată de un flash de neutroni care însoțește fisiunea spontană. Pentru a proteja instalația de fundalul neutronilor generați de razele cosmice, măsurătorile vor fi efectuate într-un laborator subteran situat sub Alpi în mijlocul tunelului care leagă Franța de Italia la o adâncime corespunzătoare apei de 4000 de metri. strat echivalent.
Dacă în timpul anului măsurătorilor 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 este doar 10 -16 din concentrația de uraniu din scoarța terestră.
În ciuda sensibilității ultra-înalte a experimentului, șansele de a detecta relicve, nuclizi supergrei sunt mici. Dar orice căutare științifică are întotdeauna o șansă mică... Niciun efect nu va da o limită superioară a timpului de înjumătățire al unui ficat lung la nivelul T 1/2 ≤ 3× 10 7 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 stabilității Studiul teoretic și experimental al stabilității nucleului a dat fizicienilor sovietici un motiv pentru a revizui metodele folosite până acum. metode de producere a transuraniilor grei. În Dubna, au decis să meargă pe căi noi și să ia drept țintă conduceși bismut. Nucleul, ca și atomul în ansamblu, are structura cochiliei. Nuclee atomice care conțin 2-8-20-28-50-82-114-126-164 protoni (adică nucleele atomilor cu un astfel de număr de serie) și 2-8-20-28-50-82-126- 184-196- 228-272-318 neutroni datorită structurii complete a învelișurilor lor. Abia recent aceste opinii au fost confirmate de calcule computerizate. O astfel de stabilitate neobișnuită a atras atenția, în primul rând, atunci când se studiază abundența anumitor elemente în spațiu. izotopi, care au aceste numere nucleare, se numesc magie. Izotopul de bismut 209 Bi, care are 126 de neutroni, este un nuclid atât de magic. Aceasta include și izotopi. oxigen, calciu, staniu. Sunt de două ori magice: 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 nou tip și acceleratoare de ioni grei mai puternice - unitățile U-200 și U-300 au fost împerecheate în Dubna, grupul G. N. Flerov și Yu. Ts. Oganesyan a început curând să aibă flux de ioni grei cu o energie extraordinară. Pentru a realiza fuziunea nucleară, fizicienii sovietici au tras ioni de crom de 280 MeV către ținte din plumb și bismut. Ce s-ar putea întâmpla? La începutul anului 1974, oamenii de știință atomici din Dubna au înregistrat 50 de cazuri în timpul unui astfel de bombardament, indicând formarea celui de-al 106-lea element, 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, un element cu un număr de masă de 263 prin bombardarea californiului-249 cu ioni de oxigen în aparatul Super-HILAC. Care va fi numele noului element? Lăsând deoparte dezacordurile anterioare, cele două grupuri de la Berkeley și Dubna, concurând în competiție științifică, de data aceasta au ajuns la un consens. Este prea devreme să vorbim despre nume, a spus Hovhannisyan. Iar Ghiorso a adăugat că s-a decis să se abțină de la orice propuneri privind denumirea celui de-al 106-lea element până la clarificarea situației. Până la sfârșitul anului 1976, Laboratorul de Reacții Nucleare Dubna a finalizat o serie de experimente privind sinteza elementului al 107-lea; 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 Al 107-lea element se descompune spontan cu un timp de înjumătățire de 0,002 s și, în plus, emite 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, s-au dovedit a fi cu câteva ordine de mărime mai mari decât au prezis calculele computerizate. Poate că al 107-lea element a fost deja afectat vizibil de apropierea numărului magic ulterior de protoni și neutroni - 114, ceea ce crește stabilitatea? Dacă da, atunci exista o speranță de a obține izotopi cu viață lungă ai elementului 107, de exemplu, prin decojirea berkeliu ioni de neon. Calculele au arătat că izotopul bogat în neutroni format prin această reacție ar trebui să aibă un timp de înjumătățire mai mare de 1 s. Acest lucru ne-ar permite să studiem proprietățile chimice ale celui de-al 107-lea element - ecaria. 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 - doar 97 de zile. Începând de la al 104-lea element 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, principalul specialist al SUA pe transuranică, a spus odată în acest sens: „ Motivul pentru a continua să căutăm elemente suplimentare este pur și simplu satisfacția curiozității umane - ce se întâmplă în jurul următoarei curbe a străzii? Totuși, aceasta, desigur, nu este doar o curiozitate științifică, Ghiorso a precizat totuși cât de importantă este continuarea unei astfel de cercetări fundamentale. În anii 1960, teoria numerelor nucleare magice a căpătat din ce în ce mai multă importanță. În „marea instabilității”, oamenii de știință încercau cu disperare să găsească o salvare „ insula de relativa stabilitate", pe care piciorul cercetătorului atomului s-ar putea sprijini ferm. Deși această insulă nu a fost încă descoperită, se cunosc „coordonatele" ei: elementul 114, exlead, este considerat a fi centrul unei mari regiuni de stabilitate. Izotopul 298 al elementului 114 a fost mult timp un subiect de controversă științifică, deoarece, cu 114 protoni și 184 neutroni, este unul dintre acele nuclee atomice dublu magice despre care se prevede că va dura. Dar ce înseamnă longevitate? Calculele preliminare arată că 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, se explică prin apropierea „chimiei computerelor”. Timpuri de înjumătățire foarte încurajatoare sunt prezise pentru următoarea insulă de stabilitate, elementul 164, destrăma. Izotopul celui de-al 164-lea element cu un număr de masă de 482 este, de asemenea, dublu magic: nucleul său este format din 164 de protoni și 318 neutroni. Știința este interesată și justă elemente magice supergrele, cum ar fi izotopul 294 al elementului 110 sau izotopul 310 al elementului 126, fiecare conținând 184 neutroni. Este uimitor cum cercetătorii jonglează cu aceste elemente imaginare destul de serios, de parcă ar exista deja. Din ce în ce mai multe date noi sunt extrase din computer, iar acum se știe deja cu siguranță ce proprietățile - nucleare, cristalografice și chimice - ar trebui să aibă aceste elemente supergrele. În literatura de specialitate se acumulează date exacte pentru elementele pe care oamenii le pot descoperi în 50 de ani. În prezent, oamenii de știință nucleari călătoresc pe marea instabilității în așteptarea descoperirilor. În spatele lor se afla un teren solid: o peninsulă de elemente radioactive naturale, marcate de dealuri de toriu și uraniu, și un teren solid cu toate celelalte elemente și vârfuri. plumb, tablăși calciu. Marinarii curajoși au fost de mult în marea liberă. Într-un loc neașteptat, au găsit o mică adâncime: elementele deschise 106 și 107 sunt mai stabile decât se aștepta. În ultimii ani, navigam de mult timp pe marea instabilității, 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 a durabilității mult așteptate? Dacă a doua este corectă, atunci avem o oportunitate reală de a crea nou sistem periodic de elemente supergrele stabile cu proprietăți uimitoare. După ce ipoteza elementelor stabile în apropierea numerelor de serie 114, 126, 164 a devenit cunoscută, cercetătorii din întreaga lume s-au aruncat asupra acestor " supergrea„atomi. Unii dintre ei, cu un timp de înjumătățire presupus lung, sperau să fie găsiți pe Pământ sau în Spațiu, cel puțin sub formă de urme. Până la urmă, când a apărut sistemul nostru solar, au existat și aceste elemente, 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 o masă și energie mari, acești transurani ar fi trebuit să lase urme distincte de distrugere în materia din apropiere. Urme similare pot fi văzute în minerale la microscop după ce au fost gravate. Cu ajutorul acestei metode a urmelor de distrugere, 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. Se speră, de asemenea, să dezvăluie elemente „vii” încă supergrele, pe baza faptului că emit în mod repetat neutroni. În timpul procesului spontan de fisiune, 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. Până acum, fără niciun rezultat. G. N. Flerov și colaboratorii săi au examinat sticla de plumb a unei vitrine antice din secolul al XIV-lea, un borcan Leiden din secolul al XIX-lea și o vază din cristal de plumb din secolul al XVIII-lea. În primul rând, au indicat câteva urme de fisiune spontană exlead- 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 „ noi semnale transuraniu„când studiem 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 când se lucrează cu un schimbător de ioni umplut cu un 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 mers în alte direcții. Profesorul Fowler și colaboratorii săi de la Universitatea din Bristol au întreprins experimente cu baloane la mare altitudine. Cu ajutorul detectorilor de cantități mici de nuclee, au fost dezvăluite numeroase zone cu încărcături nucleare care depășesc 92. Cercetătorii britanici credeau că una dintre urme indică 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? Până acum, au fost prezentate mai multe teorii. Potrivit acestora, atomii grei ar trebui să apară din exploziile supernovei sau din alte procese astrofizice și să ajungă pe Pământ sub formă de radiații cosmice sau praf – dar numai după 1000 – 1.000.000 de ani. Aceste precipitații cosmice sunt în prezent căutate atât în ​​atmosferă, cât și în sedimentele de adâncime. Deci, elementele supergrele pot fi 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 înconjura Pământul, au fost instalate detectoare care absorb particulele grele din spațiu; au fost găsite doar urme de elemente celebre. 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 considerat că acestea 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 din meteoritul Allende căzut în Mexic în toamna anului 1969, în urma unei observații de trei luni, au reușit să detecteze mai multe fisuri spontane. 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 descompuse 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 și, cu fiecare extindere, Legea periodică a fost confirmată din nou și din nou. Rubidiul este la fel de asemănător cu potasiul și sodiul precum xenonul cu criptonul și argonul, sub carbon se află siliciul, care este în multe privințe similar cu acesta... Astăzi se știe că aceste proprietăți sunt determinate de numărul de electroni care se rotesc în jurul atomului. nucleu. Ele umplu pe rând „cochiliile energetice” ale atomului, ca niște spectatori care își iau locurile în ordine în rândurile lor din teatru: 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” pe el (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 poate 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. Majoritatea dintre ele sunt instabile și se descompun după ceva timp, aruncând particule „în plus” în timpul dezintegrarii radioactive. Chiar și mai mulți nuclizi nu pot exista în principiu, căzând instantaneu. Deci, continentul nucleelor ​​stabile înconjoară o întreagă mare de combinații instabile de neutroni și protoni. Marea Volatilității 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 în funcție de nivelurile lor de energie, în același mod ca și electronii care se învârt în jurul nucleului. Unele numere de protoni și neutroni dau configurații deosebit de stabile cu învelișuri de protoni sau neutroni complet umplute - 2, 8, 20, 28, 50, 82 fiecare, iar pentru neutroni, de asemenea, 126 de particule. Aceste numere sunt numite „magie”, iar nucleele cele mai stabile conțin numere „dublu magice” de particule - de exemplu, 82 de protoni și 126 de neutroni în plumb, sau doi fiecare într-un atom obișnuit de heliu, al doilea element cel mai abundent din univers. „Continentul chimic” consistent al elementelor care pot fi găsite pe Pământ se termină cu plumb. Este urmată de o serie de nuclee care există mult mai puțin decât vârsta planetei noastre. În intestinele sale, ele pot fi păstrate doar în cantități mici, cum ar fi uraniul și toriul, sau chiar în urme, cum ar fi plutoniul. Este imposibil să-l extragi din rocă, iar plutoniul este produs artificial, în reactoare, prin bombardarea cu neutroni a unei ținte de uraniu. În general, fizicienii moderni tratează nucleele atomilor ca și cum ar fi părți ale unui proiectant, forțându-i să atașeze neutroni individuali, protoni sau nuclee întregi. Acest lucru face posibilă obținerea din ce în ce mai mulți nuclizi 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 Stabilitatii”. 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. „Într-o anumită aproximare, ele pot fi considerate picături de apă”, ne-a explicat Yury Oganesyan, academician al Academiei Ruse de Științe. - Urmează până la plumb, nuclee sferice și stabile. Ele sunt urmate de o peninsulă de nuclee moderat stabile - cum ar fi toriu sau uraniu - care este scoasă de o mică adâncime de nuclee foarte deformate și se desprinde într-o mare instabilă... Dar și mai departe, dincolo de strâmtoare, poate exista o regiune nouă 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, și chiar milioane de ani. insula de stabilitate Elementele transuranice cu nucleele lor deformate pot fi create prin bombardarea țintelor de uraniu, toriu sau plutoniu cu neutroni. Bombardându-le cu ioni de lumină dispersați în accelerator, se pot obține succesiv un număr de elemente și mai grele - dar la un moment dat va exista o limită. „Dacă considerăm diferite reacții – adăugarea de neutroni, adăugarea de ioni – ca „nave”, atunci toate acestea nu ne vor ajuta să navigăm spre „Insula Stabilității”, continuă Yuri Oganesyan. - Acest lucru va necesita un „vas” și multe altele și un design diferit. Nucleele grele bogate în neutroni de elemente artificiale mai grele decât uraniul ar trebui folosite ca ținte și ar trebui să fie bombardate cu izotopi mari și grei, bogați în neutroni, cum ar fi calciul-48.” Munca pe o astfel de „navă” a fost posibilă doar pentru o mare echipă internațională de oameni de știință. Inginerii și fizicienii fabricii Elektrokhimpribor au izolat izotopul 48 extrem de rar din calciul natural, care este conținut aici într-o cantitate mai mică de 0,2%. Țintele din uraniu, plutoniu, americiu, curiu, California 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, experimentele cheie privind sinteza de noi elemente au fost efectuate de academicianul Oganesyan la Institutul Comun pentru Fizică Nucleară (JINR), la Laboratorul Flerov de Reacții Nucleare. „Acceleratorul nostru din Dubna a funcționat timp de 6-7 mii de ore pe an, accelerând ionii de calciu-48 la aproximativ 0,1 din viteza luminii”, explică omul de știință. - Această energie este necesară pentru ca unii dintre ei, lovind ținta, să depășească forțele de repulsie a lui Coulomb și să se îmbine cu nucleele atomilor săi. De exemplu, al 92-lea element, uraniul, va da nucleul unui nou element cu numărul 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 secvenţial particule alfa, nuclee de heliu. Și suntem perfect capabili să le înregistrăm ”, continuă Hovhannisyan. Un nucleu supergreu va ejecta o particulă alfa, transformându-se într-un element cu două numere atomice mai ușor. La rândul său, nucleul fiică va pierde o particulă alfa și se va transforma într-o „nepoată” - încă patru mai ușoare și așa mai departe, până când procesul de dezintegrare alfa secvențială se încheie cu o apariție aleatorie și fisiune spontană instantanee, moartea unui nucleu instabil. în „Marea Instabilității”. Pe baza acestei „genealogii” a particulelor alfa, Oganesyan și colegii săi au trasat întreaga istorie a transformării nuclizilor obținuți în accelerator și au conturat coasta apropiată a „Insulei Stabilitatii”. După o jumătate de secol de navigație, 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, au fost sintetizați atomi de elemente cu numere de la 113 la 118, aflate pe coasta „Insulei Stabilității”, departe de „ continent". Timpul existenței lor este deja cu ordine de mărime mai mare decât cel al 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. „Așadar, ne întoarcem la începutul călătoriei și acum putem verifica dacă Legea periodică a lui Mendeleev este respectată pentru ei. Va fi al 112-lea element un analog al mercurului și cadmiului, iar al 114-lea - un analog al staniului și plumbului? Primele experimente chimice cu izotopul celui de-al 112-lea element (coperniciu) au arătat: se pare că vor fi. Nucleele de coperniciu, care zburau din țintă în timpul bombardamentului, au fost direcționate într-un tub lung, incluzând 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 apropierea acestuia trebuie să se așeze pe suprafața de aur a primilor detectoare, în timp ce radonul și atomii apropiați de gazele nobile pot ajunge la capătul tubului. Urmând cu respect Legea periodică, Copernic s-a dovedit 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 palid, iar elementele supergrele din „Insula Stabilității” ne vor deschide un domeniu nou, luminos și neobișnuit 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 se mai poate obține folosind același calciu-48: nu există elemente suficient de longevive care ar putea, prin combinarea cu acești ioni, să dea nuclee de masa necesară. Încercările de a înlocui ionii de calciu-48 cu ceva mai greu au eșuat până acum. Prin urmare, pentru noi căutări, oamenii de știință navigatori și-au ridicat capul și s-au uitat la ceruri. Spațiu și fabrică Compoziția originală a lumii noastre nu diferă în varietate: în Big Bang, doar hidrogenul a apărut cu mici impurități de heliu - cel mai ușor dintre atomi. Toți ceilalți participanți respectați din tabelul periodic au apărut în reacțiile de fuziune nucleară, în adâncurile stelelor și în exploziile de supernove. Nuclizii instabili s-au degradat rapid, cei stabili, cum ar fi oxigenul-16 sau fierul-54, s-au acumulat. Nu este surprinzător că elementele grele instabile precum americiu sau coperniciu 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 vechiul bombardament. „Nucleele cu viață lungă de la „vârful” Insulei Stability conțin un număr neobișnuit de mare 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 sunt extrem de mici ca aceștia să poată fuziona în mod natural pentru a forma nuclee superstabile. Prin urmare, laboratorul din Dubna, lângă Moscova, s-a orientat către utilizarea nucleelor ​​mai grele, deși nu la fel de reușite ca calciul, pentru decojirea elementelor țintă artificiale. „Acum suntem ocupați să creăm așa-numita Fabrică de Elemente Supergrele”, spune academicianul Oganesyan. - In el, aceleasi tinte vor fi bombardate cu nuclee de titan sau crom. Conțin doi și patru protoni mai mult decât calciul, ceea ce înseamnă că ne pot oferi elemente cu mase de 120 sau mai mult. Va fi interesant de văzut dacă ajung pe „insula” sau deschid o nouă strâmtoare în spatele ei.	La energia ionilor de cripton din apropierea barierei Coulomb au fost observate trei cazuri de formare a elementului 118. Cele 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 la izotopul de 269 Sg. Secțiunea transversală pentru producția elementului 118 a fost de ~2 picobarns. Timpul de înjumătățire al izotopului 293 118 este de 120 ms. Pe fig. Figura 3 prezintă lanțul 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 unuia dintre aceste calcule sunt prezentate în Fig. 4. Timpurile de înjumătățire ale nucleelor ​​chiar și supergrele în raport cu fisiunea spontană (a), α-desintegrarea (b), β-desintegrarea (c) și pentru toate procesele posibile de dezintegrare (d). Cel mai stabil nucleu în ceea ce privește fisiunea spontană (Fig. 4a) este nucleul cu Z = 114 și N = 184. Timpul său 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 față de 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. Nucleii stabili în raport cu dezintegrarea β sunt prezentate în Fig. 4c puncte întunecate. Pe fig. 4d arată timpii de înjumătățire complet. Pentru miezurile uniform-uni situate în interiorul conturului central, acestea sunt ~10 5 ani. Astfel, după luarea în considerare a tuturor tipurilor de dezintegrare, rezultă că nucleele din vecinătatea lui Z = 110 și N = 184 formează o „insulă a stabilității”. Nucleul 294110 are un timp de înjumătățire de aproximativ 109 ani. Diferența dintre valoarea lui Z și numărul magic 114 prezis de modelul învelișului se datorează concurenței dintre fisiune (față de care nucleul cu Z = 114 este cel mai stabil) și α-desintegrare (față de care nuclee cu mai mici Z 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. Pe fig. 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 se poate observa că regiunile Z = 114 și N = 184 ar trebui să conțină nuclee care au o formă sferică în starea fundamentală. Toate nucleele supergrele descoperite până în prezent (sunt prezentate în Fig. 5 prin diamante întunecate) sunt deformate. Diamantele ușoare prezintă nuclee care sunt stabile în raport cu degradarea β. Aceste nuclee trebuie să se descompună ca urmare a dezintegrarii α sau fisiunii. Canalul principal de dezintegrare ar trebui să fie α-decay. În fig. 6. Conform acestor predicții, pentru majoritatea nucleelor, timpii de înjumătățire sunt de așteptat să fie mult mai lungi decât cei observați pentru nucleele supergrele deja descoperite (0,1-1 ms). De exemplu, pentru nucleul 292 110, 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 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 283 112 a fost sintetizat în reacția de fuziune la rece 48 Ca + 238 U. Timp de iradiere 25 zile. Numărul total de 48 ioni de Ca pe țintă este de 3,5·10 18 . Au fost înregistrate două cazuri, care au fost interpretate ca fisiune spontană a izotopului format 283 112. Pentru timpul de înjumătățire al acestui nou izotop s-a obținut estimarea T 1/2 = 81 s. Astfel, se poate observa 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. Pe fig. 7 arată durata de viață măsurată a izotopilor Sg (Z = 106) ai seaborgiului în comparație cu predicțiile diferitelor modele teoretice. Este de remarcat faptul că durata de viață a izotopului cu N = 164 scade 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-quanta sau de un neutron. Conform estimărilor, nucleul rezultat 284 114 ar trebui să se descompună odată cu emisia de particule α cu un timp de înjumătățire de ~ 1 ms. Informații suplimentare despre umplerea învelișului 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, este de așteptat izomerie, a cărei cauză este umplerea subcociilor cu j = 1/2 și j = 13/2 în regiunea N = 162 pentru nucleele deformate în starea fundamentală. Pe fig. Figura 8 prezintă funcțiile de excitare măsurate experimental pentru formarea elementelor Rf (Z = 104) și Hs (Z = 108) pentru reacțiile de fuziune ale ionilor incidenti de 50 Ti și 56 Fe cu nucleul țintă de 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 acțiunea forțelor Coulomb și a forțelor tensiunii superficiale. 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, cu o probabilitate mare, se va rupe în fragmente. Fuziunea are loc efectiv 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. Pe fig. 9 prezintă potențialul de fuziune pentru nucleele din reacție 64 Ni + 208 Pb 272 110. Cele mai simple estimări arată că probabilitatea unui efect de tunel pentru fuziunea nucleară este de ~ 10 -21 , care este mult mai mică decât secțiunea transversală observată. 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 mică. Prin urmare, există o probabilitate mare ca nucleonii sau perechile de nucleoni să părăsească orbitele dintr-un nucleu și să se deplaseze în stările libere ale nucleului partener. Transferul de nucleoni de la nucleul proiectilului la nucleul țintă este deosebit de atractiv atunci când izotopul de plumb dublu magic 208Pb este folosit ca țintă. În 208 Pb, subînvelișul de proton h 11/2 și subînvelișul 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 către subînvelișul liber i 11/2 , fiind atrași de neutroni din subînvelișul deja umplut i 13/2 . Din cauza energiei de împerechere și a impulsului orbital mare, 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 un contact mai strâns între ionii care interacționează și continuarea procesului de transfer de nucleoni. În lucrări [V.V. Volkov. Reacții nucleare de transferuri inelastice profunde. M. Energoizdat, 1982; V.V. Volkov. Izv. AN SSSR seria fiz., 1986 v. 50 p. 1879] a studiat în detaliu mecanismul reacției de fuziune. Se arată că deja în stadiul de captare se formează un sistem nuclear binar după disiparea completă a energiei cinetice a particulei incidente, iar nucleonii unuia dintre nuclei sunt transferați treptat, coajă cu coajă, către alt nucleu. Adică, structura învelișului nucleelor ​​joacă un rol semnificativ în formarea nucleului compus. Pe baza acestui model, a fost posibil să se descrie destul de bine energia de excitație a nucleelor ​​compuși și secțiunea transversală pentru producerea a 102-112 elemente în reacțiile de fuziune la rece. la Laboratorul de Reacţii Nucleare. G.N. S-a sintetizat Flerov (Dubna), un element cu Z = 114. S-a folosit reacția Identificarea nucleului 289 114 a fost efectuată printr-un lanț de dezintegrari α. Estimarea experimentală a timpului de înjumătățire al izotopului 289 114 ~30 s. Rezultatul obținut este în acord cu calculele anterioare. În sinteza 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 rezultat al 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, format ca urmare a ambelor lanțuri, are un timp de înjumătățire de aproximativ 1 oră și se descompune ca urmare a fisiunii spontane. Cu o probabilitate de aproximativ 10%, dezintegrarea alfa a izotopului 288 114 poate duce la formarea izotopului 284 112. Perioadele și canalele de dezintegrare de mai sus au fost obținute prin calcul. Atunci când se analizează diferite posibilități de formare a elementelor supergrele în reacții cu ioni grei, trebuie luate în considerare 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 N/Z mare ar trebui să fie aleși ca particule incidente. Este necesar ca nucleul compus rezultat să aibă o energie de excitație scăzută și o valoare mică a momentului unghiular, 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 obținerea nucleelor ​​supergrele sunt reacțiile de tip 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es. Pe fig. Figura 11 prezintă secțiunile transversale estimate pentru formarea elementelor transuraniu la iradierea țintelor de 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 creșterea randamentelor reacțiilor studiate s-au ales grosimile țintelor în așa fel încât produsele de reacție să rămână în țintă. După iradiere, elementele chimice individuale au fost separate de țintă. În probele obținute s-au înregistrat produse de descompunere α și fragmente de fisiune timp de câteva 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 sintezei nucleelor ​​supergrele. În ciuda dificultăților de a lucra cu țintele corespunzătoare, previziunile pentru trecerea către Z mare par destul de optimiste. Progresul în domeniul nucleelor ​​supergrele din ultimii ani a fost uimitor de impresionant. Cu toate acestea, până acum toate încercările de a găsi o insulă de stabilitate au fost fără succes. Căutarea lui continuă intens.