Do konca 60. rokov sa vďaka úsiliu mnohých teoretikov - O. Bohra a B. Motelsona (Dánsko), S. Nilssona (Švédsko), V.M. Strutínsky a V.V. Paškevič (ZSSR), H. Myers a V. Svyatetsky (USA), A. Sobichevsky a kol. (Poľsko), W. Greiner a kol. (Francúzsko) a mnohí ďalší vytvorili mikroskopickú teóriu atómových jadier. Nová teória priniesla všetky vyššie uvedené rozpory do koherentného systému fyzikálnych zákonov.
Ako každá teória mala určitú predikčnú silu, najmä pri predpovedaní vlastností veľmi ťažkých, zatiaľ neznámych jadier. Ukázalo sa, že stabilizačný účinok jadrových obalov bude fungovať aj za hranicami, ktoré naznačuje poklesový model jadra (t. j. v oblasti Z > 106) tvoriaci tzv. „ostrovov stability“ okolo magických čísel Z=108, N=162 a Z=114, N=184. Ako je možné vidieť na obr. 2, životnosť superťažkých jadier nachádzajúcich sa na týchto „ostrovoch stability“ sa môže výrazne zvýšiť. Platí to najmä pre najťažšie, superťažké prvky, kde vplyvom uzavretých škrupín Z=114 (možno 120) a N=184 sa predlžujú polčasy na desiatky, stovky tisíc a možno aj milióny rokov, t.j. - 32-35 rádov viac ako pri absencii účinku jadrových škrupín. Vznikla tak zaujímavá hypotéza o možnej existencii superťažkých prvkov, výrazne rozširujúcich hranice hmotného sveta. Priamym testom teoretických predpovedí by bola syntéza superťažkých nuklidov a určenie ich rozpadových vlastností. Preto budeme musieť stručne zvážiť kľúčové otázky súvisiace s umelou syntézou prvkov.

2. Reakcie na syntézu ťažkých prvkov

Prvky ťažšie ako Pm (Z=100) boli syntetizované v reakciách s urýchlenými ťažkými iónmi, kedy sa do cieľového jadra zavádza komplex protónov a neutrónov. Tento typ reakcie je však odlišný od predchádzajúceho prípadu. Pri zachytení neutrónu, ktorý nemá elektrický náboj, je excitačná energia nového jadra len 6 - 8 MeV. Naproti tomu pri fúzii cieľových jadier sa aj s ľahkými iónmi, ako je hélium (4 He) alebo uhlík (12 C), ťažké jadrá zahrejú na energiu E x = 20 - 40 MeV. S ďalším zvyšovaním atómového čísla jadra projektilu bude musieť dodávať stále viac energie na prekonanie elektrických síl odpudzovania kladne nabitých jadier (Coulombova reakčná bariéra). Táto okolnosť vedie k zvýšeniu excitačnej energie (ohrevu) zloženého jadra vzniknutého po splynutí dvoch jadier – strely a terča. K jeho ochladzovaniu (prechodu do základného stavu E x =0) dôjde prostredníctvom emisie neutrónov a gama žiarenia. A tu prichádza prvá prekážka.

Zahriate ťažké jadro bude len v 1/100 prípadov schopné vyžarovať neutrón, v podstate sa rozdelí na dva fragmenty, keďže energia jadra je výrazne vyššia ako výška jeho štiepnej bariéry. Je ľahké pochopiť, že zvýšenie excitačnej energie zlúčeniny jadra je pre ňu škodlivé. Pravdepodobnosť prežitia zahriateho jadra prudko klesá so zvyšujúcou sa teplotou (alebo energiou E x) v dôsledku nárastu počtu odparených neutrónov, ktorým štiepenie silne konkuruje. Na ochladenie jadra zohriateho na energiu asi 40 MeV je potrebné odpariť 4 alebo 5 neutrónov. Pri každom štiepení bude súťažiť s emisiou neutrónu, v dôsledku čoho bude pravdepodobnosť prežitia iba (1/100) 4-5 = 10 -8 -10 -10 . Situáciu komplikuje skutočnosť, že so zvyšujúcou sa teplotou jadra klesá stabilizačný účinok obalov, teda klesá výška štiepnej bariéry a prudko stúpa štiepnosť jadra. Oba tieto faktory vedú k extrémne nízkej pravdepodobnosti vzniku superťažkých nuklidov.

Pokrok do oblasti prvkov ťažších ako 106 sa stal možným po objavení v roku 1974 tzv. reakcie studenej fúzie. Pri týchto reakciách sa ako terčový materiál využívajú „magické“ jadrá stabilných izotopov – 208 Pb (Z = 82, N = 126) alebo 209 Bi (Z = 83, N = 126), ktoré sú bombardované iónmi ťažšími ako argón (Yu.Ts. Oganesyan, A.G. Demin a ďalší). V procese fúzie vedie vysoká väzbová energia nukleónov v „magickom“ cieľovom jadre k absorpcii energie počas preskupenia dvoch interagujúcich jadier.
do ťažkého jadra celkovej hmotnosti. Tento rozdiel v „baliacich“ energiách nukleónov v interagujúcich jadrách a v konečnom jadre do značnej miery kompenzuje energiu potrebnú na prekonanie vysokej Coulombovej bariéry reakcie. Výsledkom je, že ťažké jadro má excitačnú energiu iba 12-20 MeV. Do určitej miery je takáto reakcia podobná procesu „reverzného štiepenia“. Ak totiž dôjde k štiepeniu jadra uránu na dva fragmenty s uvoľnením energie (využíva sa v jadrových elektrárňach), tak pri spätnej reakcii, keď sa fragmenty spoja, bude výsledné jadro uránu takmer studené. Preto, keď sa prvky syntetizujú v reakciách studenej fúzie, stačí, aby ťažké jadro emitovalo iba jeden alebo dva neutróny, aby prešlo do základného stavu.
Reakcie studenej fúzie masívnych jadier boli úspešne použité na syntézu 6 nových prvkov, od 107 do 112 (P. Armbruster, Z. Hofmann, G. Münzenberg atď.) v Národnom centre jadrovej fyziky GSI v Darmstadte (Nemecko). Nedávno K. Morita a ďalší v Národnom centre RIKEN (Tokio) zopakovali experimenty GSI na syntéze 110-112 prvkov. Obe skupiny majú v úmysle prejsť k prvku 113 a 114 pomocou ťažších projektilov. Pokusy syntetizovať stále ťažšie prvky v reakciách studenej fúzie sú však spojené s veľkými ťažkosťami. S nárastom atómového náboja iónov sa pravdepodobnosť ich fúzie s cieľovými jadrami 208 Pb alebo 209 Bi výrazne znižuje v dôsledku zvýšenia Coulombových odpudivých síl, o ktorých je známe, že sú úmerné súčinu jadrových nábojov. . Z prvku 104, ktorý možno reakciou získať 208 Pb + 50 Ti (Z 1 × Z 2 = 1804) na prvok 112 v reakcii 208 Pb + 70 Zn (Z 1 × Z 2 = 2460), pravdepodobnosť zlúčenia sa zníži viac ako 10 4-krát.

Obrázok 3 Mapa ťažkých nuklidov. Polčasy rozpadu jadier sú znázornené rôznymi farbami (pravá stupnica). Čierne štvorce - izotopy stabilných prvkov nachádzajúcich sa v zemskej kôre (T 1/2 ≥ 10 9 rokov). Tmavo modrá farba - "more nestability", kde jadrá žijú menej ako 10 - 6 sekúnd. Žlté čiary zodpovedajú uzavretým obalom označujúcim magické čísla protónov a neutrónov. „Ostrovy stability“ nadväzujúce na „polostrov“ prvkov tória, uránu a transuránu sú predpovede mikroskopickej teórie jadra. Dve jadrá so Z = 112 a 116, získané pri rôznych jadrových reakciách a ich postupnom rozpade, ukazujú, ako blízko sa možno pri umelej syntéze superťažkých prvkov priblížiť k „ostrovom stability“.

Existuje ďalšie obmedzenie. Zložené jadrá získané v reakciách studenej fúzie majú relatívne malý počet neutrónov. V prípade vzniku vyššie uvažovaného 112. prvku má konečné jadro so Z = 112 len 165 neutrónov, pričom zvýšenie stability sa očakáva pri počte neutrónov N > 170 (pozri obr. 3).

Jadrá s veľkým prebytkom neutrónov možno v zásade získať, ak sa ako ciele použijú umelé prvky: plutónium (Z=94), amerícium (Z=95) alebo kúrium (Z=96) vyrobené v jadrových reaktoroch a vzácny vápnik. izotop - 48 Ca. (Pozri nižšie).

Jadro atómu 48 Ca obsahuje 20 protónov a 28 neutrónov - obe hodnoty zodpovedajú uzavretým obalom. Pri fúznych reakciách s jadrami 48 Ca bude fungovať aj ich "magická" štruktúra (túto úlohu pri reakciách studenej fúzie zohrali magické jadrá cieľa - 208 Pb), v dôsledku čoho bude excitačná energia superťažkých jadier asi 30 - 35 MeV. Ich prechod do základného stavu bude sprevádzaný emisiou troch neutrónov a gama lúčov. Dalo by sa očakávať, že pri tejto excitačnej energii je účinok jadrových obalov stále prítomný v zahriatych superťažkých jadrách, čo zvýši ich prežitie a umožní nám ich syntetizovať v našich experimentoch. Všimnite si tiež, že hmotnostná asymetria interagujúcich jadier (Z 1 × Z2 ≤ 2000) znižuje ich Coulombovu odpudivosť a tým zvyšuje pravdepodobnosť splynutia.

Napriek týmto zdanlivo zrejmým výhodám, všetky predchádzajúce pokusy syntetizovať superťažké prvky v reakciách s iónmi 48 Ca, uskutočnené v rôznych laboratóriách v rokoch 1977 - 1985. sa ukázalo ako neúčinné. Rozvoj experimentálnych techník v posledných rokoch a predovšetkým produkcia intenzívnych zväzkov iónov 48 Ca v našom laboratóriu na urýchľovačoch novej generácie však umožnili zvýšiť citlivosť experimentu takmer 1000-krát. Tieto úspechy boli použité v novom pokuse o syntézu superťažkých prvkov.

3 Očakávané vlastnosti

Čo očakávame, že uvidíme v experimente v prípade úspešnej syntézy? Ak je teoretická hypotéza správna, potom budú superťažké jadrá stabilné vzhľadom na spontánne štiepenie. Potom zažijú iný typ rozpadu: alfa rozpad (emisia héliového jadra pozostávajúceho z 2 protónov a 2 neutrónov). Výsledkom tohto procesu je vytvorenie dcérskeho jadra, ktoré je o 2 protóny a 2 neutróny ľahšie ako materské jadro. Ak má dcérske jadro nízku pravdepodobnosť spontánneho štiepenia, potom po druhom rozpade alfa bude teraz jadro vnučky o 4 protóny a 4 neutróny ľahšie ako pôvodné jadro. Alfa rozpady budú pokračovať, kým nedôjde k samovoľnému štiepeniu (obr. 4).

To. očakávame, že uvidíme nie jeden rozpad, ale "rádioaktívnu rodinu", reťaz po sebe idúcich alfa rozpadov, dostatočne dlhých v čase (v jadrovom meradle), ktoré si konkurujú, ale nakoniec sú prerušené spontánnym štiepením. V princípe už takýto rozpadový scenár naznačuje vznik superťažkého jadra.

Aby sme očakávané zvýšenie stability videli v plnej miere, je potrebné sa čo najviac priblížiť k uzavretým obalom Z = 114 a N = 184. Syntetizovať takéto jadrá bohaté na neutróny v jadrových reakciách je mimoriadne náročné, pretože počas fúziou jadier stabilných prvkov, v ktorých je už istý pomer protónov a neutrónov, sa nedá dostať k jadru dvojnásobnej mágie 298 114. Preto treba v reakcii skúsiť použiť jadrá, ktoré spočiatku obsahujú maximálny možný počet neutrónov. To bolo do značnej miery spôsobené aj voľbou zrýchlených iónov 48 Ca ako projektilu. Je známe, že vápnik je v prírode bohatý. Pozostáva z 97 % z izotopu 40 Ca, ktorého jadro obsahuje 20 protónov a 20 neutrónov. Obsahuje však v množstve 0,187% ťažký izotop - 48 Ca (20 protónov a 28 neutrónov), ktorý má 8 nadbytočných neutrónov. Technológia na jeho výrobu je časovo a finančne veľmi náročná; cena jedného gramu obohateného o 48 Ca je asi 200 000 dolárov. Preto sme museli výrazne zmeniť dizajn a prevádzkové režimy nášho urýchľovača, aby sme našli kompromisné riešenie – získať maximálnu intenzitu iónového lúča pri minimálnej spotrebe tohto exotického materiálu.

Obrázok 4
Teoretické predpovede o typoch rozpadu (na obrázku sú znázornené rôznymi farbami) a polčasoch izotopov superťažkých prvkov s rôznym počtom protónov a neutrónov. Ako príklad je uvedené, že pre izotop 116. prvku s hmotnosťou 293, ktorý vzniká pri fúznej reakcii jadier 248 St a 48 Ca, sa očakávajú tri po sebe nasledujúce alfa rozpady, ktoré vyvrcholia spontánnym štiepením. jadra pravnučky 110. prvku s hmotnosťou 281. Ako je možné vidieť na obr. 8, je práve takýto rozpadový scenár vo forme reťaze α - α - α - SF, pozorované pre toto jadro v experimente. Rozpad ľahšieho jadra - izotop 110. prvku s hmotnosťou 271, získaný reakciou "studenej fúzie" jadier 208 Pb + 64 Ni. Jeho polčas rozpadu je 10 4-krát kratší ako u izotopu. 281 110.

Dnes sme dosiahli rekordnú intenzitu lúča - 8 × 10 12 /s, pri veľmi nízkej spotrebe izotopu 48 Ca - asi 0,5 miligramu / hodinu. Ako cieľový materiál používame dlhodobé obohatené izotopy umelých prvkov: Pu, Am, Cm a Cf (Z = 94-96 a 98) tiež s maximálnym obsahom neutrónov. Vyrábajú sa vo výkonných jadrových reaktoroch (v Oak Ridge, USA a v ruskom Dimitrovgrade) a potom sa obohacujú v špeciálnych zariadeniach, separátoroch hmoty vo Všeruskom výskumnom ústave experimentálnej fyziky (Sarov). Na syntézu prvkov so Z = 114-118 boli vybrané fúzne reakcie jadier 48 Ca s jadrami týchto izotopov.

Tu by som rád odbočil.

Nie každé laboratórium, dokonca ani popredné svetové jadrové centrá, má také unikátne materiály a v takom množstve, ktoré používame pri našej práci. Ale technológie na ich výrobu boli vyvinuté u nás a vyvíja ich náš priemysel. Minister pre atómovú energiu Ruska navrhol, aby sme vypracovali pracovný program syntézy nových prvkov na 5 rokov a pridelil špeciálny grant na tieto štúdie. Na druhej strane, pracujeme v Spoločnom ústave jadrového výskumu, vo veľkej miere spolupracujeme (a konkurujeme si) s poprednými svetovými laboratóriami. Pri výskume syntézy superťažkých prvkov už dlhé roky úzko spolupracujeme s Livermore National Laboratory (USA). Táto spolupráca nielen spája naše úsilie, ale vytvára aj podmienky, za ktorých sú výsledky experimentu spracovávané a analyzované oboma skupinami nezávisle vo všetkých fázach experimentu.
Na 5 rokov práce, pri dlhých expozíciách, dávka asi 2 × 10 20 iónov (asi 16 miligramov 48 Ca, zrýchlených na ~ 1/10 rýchlosti svetla, prešlo cez cieľové vrstvy). V týchto experimentoch bola pozorovaná tvorba izotopov 112÷118 prvkov (s výnimkou 117. prvku) a boli získané prvé výsledky o vlastnostiach rozpadu nových superťažkých nuklidov. Prezentácia všetkých výsledkov by zabrala príliš veľa miesta a aby sme čitateľa neunavili, obmedzíme sa len na popis posledného experimentu o syntéze prvkov 113 a 115 - všetky ostatné reakcie boli študované podobným spôsobom . Ale predtým, ako sa pustíme do tejto úlohy, bolo by vhodné stručne načrtnúť experimentálne usporiadanie a vysvetliť základné princípy fungovania nášho zariadenia.

4. Nastavenie experimentu

Obrázok 5
Schematický pohľad na zariadenie na separáciu jadier spätného rázu pri pokusoch o syntéze ťažkých prvkov

Mentálne môže byť celý povrch detektora reprezentovaný asi 500 bunkami (pixelmi), v ktorých sa detegujú rozpady. Pravdepodobnosť, že dva signály náhodne padnú na rovnaké miesto, je 1/500, tri signály - 1/250000 atď. To umožňuje s veľkou spoľahlivosťou vybrať z obrovského množstva rádioaktívnych produktov veľmi zriedkavé udalosti geneticky súvisiacich postupných rozpadov superťažkých jadier, aj keď sa tvoria v extrémne malom množstve (~ 1 atóm/mesiac).

5. Experimentálne výsledky

Aby sme ukázali zariadenie „v akcii“, ako príklad podrobnejšie opíšeme experimenty syntézy prvku 115 vzniknutého pri jadrovej fúznej reakcii 243 Am (Z=95) + 48 Ca (Z=20). ) → 291 115.
Syntéza Z-nepárneho jadra je atraktívna v tom, že prítomnosť nepárneho protónu alebo neutrónu výrazne znižuje pravdepodobnosť spontánneho štiepenia a počet po sebe nasledujúcich alfa prechodov bude väčší (dlhé reťazce) ako v prípade rozpadu párneho -aj jadrá. Na prekonanie Coulombovej bariéry musí mať 48 iónov Ca energiu E > 236 MeV. Na druhej strane, ak je táto podmienka splnená, ak je energia lúča obmedzená na E=248 MeV, potom tepelná energia zlúčeniny s jadrom 291 115 bude asi 39 MeV; k jeho ochladeniu dôjde prostredníctvom emisie 3 neutrónov a gama lúčov. Potom bude produktom reakcie izotop 115 prvku s počtom neutrónov N=173. Po vyletení z cieľovej vrstvy prejde atóm nového prvku cez separátor nastavený tak, aby ním prešiel a vstúpil do detektora. Ďalšie udalosti sa vyvíjajú tak, ako je znázornené na obr.6. 80 mikrosekúnd potom, čo sa jadro spätného rázu zastaví vo frontálnom detektore, systém zberu údajov prijme signály o čase príchodu, energii a súradniciach (číslo pásu a polohu v ňom). Všimnite si, že táto informácia má znak "TOF" (prišiel z oddeľovača). Ak do 10 sekúnd nasleduje druhý signál s energiou vyššou ako 9,8 MeV z rovnakého miesta na povrchu detektora, bez známky „TOF“ (t. j. rozpadu implantovaného atómu), lúč sa vypne a všetok ďalší rozpad je zaznamenaný v podmienkach takmer úplnej absencie pozadia. Ako je možné vidieť v hornom grafe na obr. 6, za prvými dvoma signálmi - z jadra spätného rázu a prvej alfa častice - po dobu asi 20 s. po vypnutí lúča nasledovali ďalšie 4 signály, ktorých polohy sa s presnosťou ± 0,5 mm zhodujú s predchádzajúcimi signálmi. Na ďalšie 2,5 hodiny bol detektor tichý. Spontánne štiepenie v rovnakom páse a v rovnakej polohe bolo zaregistrované až nasledujúci deň, o 28,7 hodiny neskôr, vo forme dvoch signálov zo štiepnych fragmentov s celkovou energiou 206 MeV.
Takéto reťazce boli zaregistrované trikrát. Všetky majú rovnakú formu (6 generácií jadier v rádioaktívnej rodine) a sú navzájom konzistentné tak v energii alfa častíc, ako aj v čase ich výskytu, berúc do úvahy exponenciálny zákon jadrového rozpadu. Ak sa pozorovaný efekt týka, ako sa očakávalo, rozpadu izotopu 115. prvku s hmotnosťou 288, ktorý vzniká po odparení zlúčeniny jadrom 3 neutrónov, potom so zvýšením energie 48Ca iónového lúča len o 5 MeV, mal by sa znížiť 5–6 krát. V skutočnosti pri E = 253 MeV účinok chýbal. Bol tu ale pozorovaný ďalší kratší reťazec rozpadov pozostávajúci zo štyroch alfa častíc (veríme, že ich bolo tiež 5, no posledná alfa častica vyletela z otvoreného okna) s trvaním len 0,4 s. Nový reťazec rozpadov skončil po - 1,5 hodine spontánnym štiepením. Je zrejmé, že ide o rozpad iného jadra, s vysokou pravdepodobnosťou susedného izotopu 115. prvku s hmotnosťou 287, ktorý vznikol fúznou reakciou s emisiou 4 neutrónov. Reťazec postupných rozpadov nepárneho izotopu Z=115, N=173 je znázornený v spodnom grafe na obr. 6, kde sú vypočítané polčasy premeny superťažkých nuklidov s rôznym počtom protónov a neutrónov znázornené v tvare vrstevnicovej mapy. Zobrazuje aj rozpad ďalšieho, ľahšieho nepárneho izotopu 111. prvku s počtom neutrónov N = 161 syntetizovaných v reakcii 209 Bi + 64 Ni v nemeckom laboratóriu - GSI (Darmstadt) a potom v japonskom - RIKEN (Tokio).

Obrázok 6
Pokus o syntéze prvku 115 v reakcii 48 Ca + 243 At.
Horný obrázok ukazuje časy objavenia sa signálov po implantácii do detektora jadra spätného rázu (R). Červenou farbou sú označené signály z registrácie alfa častíc, zelenou sú signály zo spontánneho štiepenia. Napríklad pre jednu z troch udalostí sú pozičné súradnice (v mm) všetkých 7 signálov z rozpadového reťazca R →α 1 → α 2 → α 3 → α 4 → α 5 → SF zaznamenané v páse č. 4. Dolný obrázok ukazuje reťazce rozpadu jadier so Z=111, N=161 a Z=115, N=173. Vrstevnice vymedzujúce oblasti jadier s rôznym polčasom rozpadu (rôzne stupne zatemnenia) sú predikcie mikroskopickej teórie.

V prvom rade treba poznamenať, že polčasy rozpadu jadier sú v oboch prípadoch v dobrej zhode s teoretickými predpoveďami. Napriek tomu, že izotop 288 115 je od obalu neutrónov N=184 vzdialený 11 neutrónov, izotopy prvkov 115 a 113 majú relatívne dlhú životnosť (T 1/2 ~ 0,1 s, resp. 0,5 s).
Po piatich alfa rozpadoch vzniká izotop 105 prvku - dubnium (Db) s N=163, ktorého stabilitu určuje ďalší uzavretý obal N=162. Sila tohto obalu je demonštrovaná obrovským rozdielom v polčasoch rozpadu dvoch izotopov Db, ktoré sa navzájom líšia iba o 8 neutrónov. Ešte raz poznamenávame, že pri absencii štruktúry (jadrových obalov) by všetky izotopy 105÷115 prvkov museli zažiť spontánne štiepenie v čase ~ 10 -19 s.

(chemické skúsenosti)

Vo vyššie opísanom príklade sú nezávislé vlastnosti izotopu 268 Db s dlhou životnosťou, ktorý uzatvára reťazec rozpadu 115. prvku.
Podľa periodického zákona je 105. prvok v piatom rade. Je to, ako je vidieť na obr. 7, chemický homológ nióbu (Nb) a tantalu (Ta) a líši sa chemickými vlastnosťami od všetkých ľahších prvkov - aktinoidov (Z = 90 ÷ 103), ktoré predstavujú samostatnú skupinu v tabuľke D.I. Mendelejev. Vďaka dlhému polčasu rozpadu je možné tento izotop 105. prvku oddeliť od všetkých reakčných produktov rádiochemická metóda s následným meraním jeho rozpadu – spontánneho štiepenia. Tento experiment poskytuje nezávislú identifikáciu atómového čísla konečného jadra (Z = 105) a všetkých nuklidov vytvorených v postupných alfa rozpadoch 115. prvku.
Pri chemickom experimente nie je potrebné použiť oddeľovač spätného rázu. Separácia reakčných produktov podľa ich atómových čísel sa uskutočňuje metódami založenými na rozdieloch v ich chemických vlastnostiach. Preto sa tu použila jednoduchšia metóda. Reakčné produkty unikajúce z cieľa boli vháňané do medeného kolektora umiestneného v dráhe ich pohybu do hĺbky 3–4 mikrónov. Po 20-30 hodinách ožarovania sa zbierka rozpustila. Z roztoku bola izolovaná frakcia transaktinidov - prvky Z > 104 - a z tejto frakcie, potom prvky 5. radu - Db, sprevádzané ich chemickými homológmi Nb a Ta. Posledne menované sa pridali ako "markery" do roztoku pred chemickou separáciou. Kvapka roztoku obsahujúceho Db bola nanesená na tenký substrát, vysušená a potom umiestnená medzi dva polovodičové detektory, ktoré registrovali oba fragmenty spontánneho štiepenia. Celá zostava bola postupne umiestnená do detektora neutrónov, ktorý určoval počet neutrónov emitovaných úlomkami počas jadrového štiepenia Db.
V júni 2004 sa uskutočnilo 12 identických experimentov (S. N. Dmitriev et al.), v ktorých bolo zaregistrovaných 15 prípadov spontánneho štiepenia Db. Fragmenty spontánneho štiepenia Db majú kinetickú energiu asi 235 MeV, v priemere sú emitované asi 4 neutróny pri každej štiepnej udalosti. Takéto vlastnosti sú vlastné spontánnemu štiepeniu pomerne ťažkého jadra. Pripomeňme, že pre 238 U sú tieto hodnoty asi 170 MeV a 2 neutróny.
Chemický experiment potvrdzuje výsledky fyzikálneho experimentu: jadrá 115. prvku vznikajúce pri reakcii 243 Am + 48 Ca ako výsledok po sebe nasledujúcich piatich alfa rozpadov: Z = 115 → 113 → 111 → 109 → 107 → 105 skutočne vedú k vytvoreniu dlhovekého spontánne štiepiteľného jadra s atómovým číslom 105. V týchto experimentoch sa ako dcérsky produkt alfa rozpadu 115. prvku syntetizoval aj ďalší dovtedy neznámy prvok s atómovým číslom 113.

Obrázok 7
Fyzikálne a chemické pokusy o štúdiu rádioaktívnych vlastností 115. prvku.
Pri reakcii 48 Ca + 243 At sa pomocou fyzikálneho nastavenia ukázalo, že päť po sebe idúcich
alfa rozpady izotopu 288 115 vedú k dlhovekému izotopu 105. prvku - 268 Db, ktorý
sa spontánne rozdelí na dva fragmenty. V chemickom experimente sa zistilo, že jadro s atómovým číslom 105 sa spontánne štiepi.

6. Celkový obraz a budúcnosť

vyhliadky

Teraz je úlohou podrobnejšie študovať jadrovú a atómovú štruktúru nových prvkov, čo je veľmi problematické predovšetkým z dôvodu nízkeho výťažku požadovaných reakčných produktov. Aby sa zvýšil počet atómov superťažkých prvkov, je potrebné zvýšiť intenzitu lúča iónov 48 Ca a zvýšiť účinnosť fyzikálnych metód. Modernizácia urýchľovača ťažkých iónov, plánovaná na najbližšie roky, s využitím všetkých najnovších výdobytkov v technológii urýchľovača, nám umožní zvýšiť intenzitu iónového lúča asi 5-krát. Riešenie druhej časti si vyžaduje zásadnú zmenu v nastavení experimentov; možno ho nájsť vo vytvorení novej experimentálnej techniky založenej na vlastnostiach superťažkých prvkov.

Obrázok 8
Mapa nuklidov ťažkých a superťažkých prvkov.
Pre jadrá vo vnútri oválov zodpovedajúcich rôznym fúznym reakciám (zobrazené na obrázku) sú znázornené polčasy rozpadu a energie emitovaných častíc alfa (žlté štvorce). Údaje sú prezentované na vrstevnicovej mape deliacej oblasti podľa príspevku účinku jadrových obalov k väzbovej energii jadra. Ak by neexistovala jadrová štruktúra, celé pole by bolo biele. Ako tmavne, efekt škrupín rastie. Dva susediace pásy sa líšia iba 1 MeV. To však stačí na výrazné zvýšenie stability jadier vzhľadom na spontánne štiepenie, v dôsledku čoho nuklidy nachádzajúce sa v blízkosti „magických“ počtov protónov a neutrónov zažívajú prevažne alfa rozpad. Na druhej strane v izotopoch 110. a 112. prvku vedie zvýšenie počtu neutrónov o 8 atómových jednotiek k predĺženiu periód alfa rozpadu jadier viac ako 10 5 krát.

Princíp činnosti prevádzkového zariadenia - kinematického separátora jadier spätného rázu (obr. 5) je založený na rozdiele v kinematických charakteristikách rôznych typov reakcií. Produkty fúznej reakcie cieľových jadier a nás zaujímavého 48 Ca vyletujú z cieľa smerom dopredu, v úzkom uhlovom kuželi ± 3 0 s kinetickou energiou asi 40 MeV. Obmedzením trajektórií spätného rázu jadier s týmito parametrami sa takmer úplne odladíme od iónového lúča, potlačíme pozadie vedľajších produktov reakcie 10 4 ÷ 10 6-krát a dodáme atómy nových prvkov do detektora s účinnosť asi 40 % za 1 mikrosekundu. Inými slovami, k separácii reakčných produktov dochádza „za behu“.

Obrázok 8 Inštalácia MASHA
Horný obrázok znázorňuje schému separátora a princíp jeho fungovania. Jadrá spätného rázu emitované z cieľovej vrstvy sa zastavia v grafitovom kolektore v hĺbke niekoľkých mikrometrov. V dôsledku vysokej teploty kolektora difundujú do komory iónového zdroja, sú vyťahované z plazmy, urýchľované elektrickým poľom a hmotovo analyzované magnetickými poľami v smere k detektoru. V tomto dizajne je možné určiť hmotnosť atómu s presnosťou 1/3000. Obrázok nižšie zobrazuje všeobecný pohľad na inštaláciu.

Aby sa však dosiahla vysoká selektivita inštalácie, je dôležité zachovať, "nerozmazať" kinematické parametre - uhly odchodu a energiu jadier spätného rázu. Z tohto dôvodu je potrebné použiť cieľové vrstvy s hrúbkou nie väčšou ako 0,3 mikrometra - približne trikrát menej, ako je potrebné na získanie efektívneho výťažku superťažkého jadra s danou hmotnosťou, alebo 5 až 6-krát menej, ak je dochádza k syntéze dvoch hmotnostne susediacich izotopov daného prvku. Okrem toho, na získanie údajov o hmotnostných počtoch izotopov superťažkého prvku je potrebné vykonať dlhú a namáhavú sériu experimentov – zopakovať merania pri rôznych energiách lúča iónov 48 Ca.
Zároveň, ako vyplýva z našich experimentov, syntetizované atómy superťažkých prvkov majú polčasy, ktoré výrazne prevyšujú rýchlosť kinematického separátora. Preto v mnohých prípadoch nie je potrebné separovať reakčné produkty v tak krátkom čase. Potom je možné zmeniť princíp činnosti zariadenia a uskutočniť separáciu reakčných produktov v niekoľkých stupňoch.
Schéma novej inštalácie je na obr.9. Po implantácii jadier spätného rázu do kolektora zahriateho na teplotu 2000 0 C, atómy difundujú do plazmy iónového zdroja, sú v plazme ionizované na náboj q = 1 +, sú vyťahované zo zdroja el. polia oddelené hmotou v magnetických poliach špeciálneho profilu a nakoniec sú registrované (podľa typu rozpadu) detektormi umiestnenými v ohniskovej rovine. Celý postup môže podľa odhadov trvať od desatín sekundy až po niekoľko sekúnd, v závislosti od teplotných podmienok a fyzikálno-chemických vlastností separovaných atómov. Podľa rýchlosti kinematického separátora je novou jednotkou MASHA (skratka celého názvu Hmotnostný analyzátor superťažkých atómov) - zvýši efektivitu práce asi 10-krát a poskytne spolu s rozpadovými vlastnosťami priame meranie hmotnosti superťažkých jadier.
Vďaka grantu pridelenému guvernérom Moskovskej oblasti B.V. Gromov na vytvorenie tejto inštalácie, bola navrhnutá a vyrobená v krátkom čase - za 2 roky, bola testovaná a pripravená na prevádzku. Po rekonštrukcii urýchľovača, s inštaláciou MASHA. výrazne rozšírime náš výskum vlastností nových nuklidov a pokúsime sa ísť ďalej do oblasti ťažších prvkov.

(hľadajte superťažké prvky v prírode)

Ďalšia stránka problému superťažkých prvkov súvisí s produkciou nuklidov s dlhšou životnosťou. Vo vyššie opísaných experimentoch sme sa len priblížili k okraju „ostrova“, našli sme strmý vzostup, ale stále sme ďaleko od jeho vrcholu, kde môžu jadrá žiť tisíce a možno aj milióny rokov. Nemáme dostatok neutrónov v syntetizovaných jadrách, aby sme sa priblížili k obalu N=184. Dnes je to nedosiahnuteľné – neexistujú reakcie, ktoré by umožnili získať takéto nuklidy bohaté na neutróny. Možno, že v ďalekej budúcnosti budú fyzici schopní použiť intenzívne lúče rádioaktívnych iónov s počtom neutrónov väčším ako je počet jadier 48 Ca. O takýchto projektoch sa teraz vo veľkom diskutuje, zatiaľ bez toho, aby sme sa dotkli nákladov potrebných na vytvorenie takýchto gigantov urýchľovačov.

Môžete sa však pokúsiť pristupovať k tomuto problému z druhej strany.

Ak predpokladáme, že najdlhšie žijúce superťažké jadrá majú polčas rozpadu 10 5 ÷ 10 6 rokov (veľmi sa nelíši od predpovedí teórie, ktorá tiež robí svoje odhady s určitou presnosťou), potom je možné, že možno ich odhaliť v kozmickom žiarení - svedkoch formujúcich sa prvkov na iných, mladších planétach vesmíru. Ak urobíme ešte silnejší predpoklad, že polčas rozpadu „storočných ľudí“ môže byť desiatky miliónov rokov alebo viac, potom by mohli byť prítomné na Zemi, pretože prežili vo veľmi malých množstvách od okamihu, keď sa prvky vytvorili v slnečnej sústavy až po súčasnosť.
Z možných kandidátov uprednostňujeme izotopy 108. prvku (Hs), ktorých jadrá obsahujú asi 180 neutrónov. Chemické experimenty uskutočnené s krátkodobým izotopom 269 Hs (T 1/2 ~ 9 s) ukázali, že prvok 108, ako sa očakávalo podľa periodického zákona, je chemickým homológom prvku 76 - osmium (Os).

Obrázok 10
Zariadenie na registráciu neutrónového záblesku zo spontánneho štiepenia jadier počas rozpadu prvku 108. (Podzemné laboratórium v ​​Modane, Francúzsko)

Potom môže vzorka kovového osmia obsahovať prvok Eka(Os) vo veľmi malých množstvách. Prítomnosť Eka(Os) v osmie sa dá určiť z jeho rádioaktívneho rozpadu. Možno dôjde k spontánnemu štiepeniu superťažkej pečene, alebo k spontánnemu štiepeniu dôjde po predchádzajúcich alfa alebo beta rozpadoch (typ rádioaktívnej transformácie, pri ktorej sa jeden z neutrónov jadra zmení na protón) ľahšej dcéry s kratšou životnosťou. alebo jadra vnučky. Preto je v prvej fáze možné vytvoriť experiment na registráciu zriedkavých udalostí spontánneho štiepenia vzorky osmia. Takýto experiment sa pripravuje. Merania začnú koncom tohto roka a potrvajú 1-1,5 roka. Rozpad superťažkého jadra zaregistruje neutrónový záblesk sprevádzajúci spontánne štiepenie. Aby sa zariadenie ochránilo pred neutrónmi generovanými kozmickým žiarením, merania sa budú vykonávať v podzemnom laboratóriu umiestnenom pod Alpami v strede tunela spájajúceho Francúzsko s Talianskom v hĺbke zodpovedajúcej 4000 metrovej vode. ekvivalentná vrstva.
Ak sa počas roka meraní pozoruje aspoň jedna udalosť spontánneho štiepenia superťažkého jadra, potom to bude zodpovedať koncentrácii prvku 108 vo vzorke Os asi 5 × 10 -15 g / g., Za predpokladu, že jeho polčas rozpadu je 10 9 rokov. Takáto malá hodnota je len 10 -16 koncentrácie uránu v zemskej kôre.
Napriek ultra vysokej citlivosti experimentu sú šance na odhalenie reliktných, superťažkých nuklidov malé. Ale akékoľvek vedecké bádanie má vždy malú šancu... Žiadny vplyv neposkytne hornú hranicu polčasu rozpadu dlhotrvajúcej pečene na úrovni T 1/2 ≤ 3× 10 7 rokov. Nie také pôsobivé, ale dôležité pre pochopenie vlastností jadier v novej oblasti stability superťažkých prvkov.

Výsledky vyhľadávania pre \"stable elements\". O superťažkých prvkoch Superťažké prvky na ostrove stability Teoretické a experimentálne štúdium stability jadra dalo sovietskym fyzikom dôvod na revíziu doteraz používaných metód. spôsoby výroby ťažkých transuránov. V Dubni sa rozhodli ísť novými cestami a vziať si za cieľ viesť A bizmut. Jadro, rovnako ako atóm ako celok, má štruktúra škrupiny. Atómové jadrá obsahujúce 2-8-20-28-50-82-114-126-164 protóny (teda jadrá atómov s takýmto poradovým číslom) a 2-8-20-28-50-82-126- 184-196- 228-272-318 neutrónov kvôli úplnej štruktúre ich obalov. Len nedávno tieto názory potvrdili počítačové výpočty. Takáto nezvyčajná stabilita upútala pozornosť predovšetkým pri štúdiu množstva určitých prvkov vo vesmíre. izotopy, ktoré majú tieto jadrové čísla, sa nazývajú mágia. Izotop bizmutu 209 Bi, ktorý má 126 neutrónov, je taký magický nuklid. Patria sem aj izotopy. kyslík, vápnik, cín. Sú dvakrát magické: pre hélium - izotop 4 He (2 protóny, 2 neutróny), pre vápnik - 48 Ca (20 protónov, 28 neutrónov), pre olovo - 208 Pb (82 protónov, 126 neutrónov). Vyznačujú sa veľmi špeciálnou pevnosťou jadra. Použitím iónových zdrojov nového typu a výkonnejších urýchľovačov ťažkých iónov - jednotky U-200 a U-300 boli spárované v Dubne, skupina G. N. Flerov a Yu. Ts. Oganesyan čoskoro začala mať ťažký tok iónov s mimoriadnou energiou. Na dosiahnutie jadrovej fúzie sovietski fyzici vypálili 280 MeV ióny chrómu na ciele vyrobené z olova a bizmutu. Čo by sa mohlo stať? Začiatkom roku 1974 zaregistrovali atómoví vedci v Dubne 50 prípadov takéhoto bombardovania, čo naznačuje formovanie 106. elementu, ktorý sa však rozpadá po 10 -2 s. Týchto 50 atómových jadier bolo vytvorených podľa schémy: 208 Pb + 51 Cr = 259 X O niečo neskôr Ghiorso a Seaborg v laboratóriu Lawrence Berkeley oznámili, že syntetizovali izotop nového, 106 prvok s hmotnostným číslom 263 bombardovaním kalifornia-249 iónmi kyslíka v prístroji Super-HILAC. Ako sa bude volať nový prvok? Odhliadnuc od minulých rozdielov, tieto dve skupiny v Berkeley a Dubne, ktoré súťažili vo vedeckej súťaži, tentoraz dospeli ku konsenzu. Je príliš skoro hovoriť o menách, povedal Hovhannisyan. A Ghiorso dodal, že bolo rozhodnuté zdržať sa akýchkoľvek návrhov na názov 106. prvku, kým sa situácia nevyjasní. Koncom roku 1976 dokončilo Laboratórium jadrových reakcií v Dubne sériu experimentov o syntéze 107. prvku; " kúzelný"Bizmut-209. Pri bombardovaní iónmi chrómu s energiou 290 MeV sa zmenil na izotop 107 - prvok: 209Bi + 54Cr = 261 X + 2 n 107. prvok sa samovoľne rozpadá s polčasom rozpadu 0,002 s a navyše vyžaruje častice alfa. Polčasy 0,01 a 0,002 s zistené pre 106. a 107. prvok nás viedli k opatrnosti. Napokon sa ukázali byť o niekoľko rádov väčšie, ako predpovedali počítačové výpočty. Možno bol 107. prvok už citeľne ovplyvnený blízkosťou následného magického počtu protónov a neutrónov - 114, čo zvyšuje stabilitu? Ak áno, potom existovala nádej získať dlhoveké izotopy prvku 107, napríklad ostreľovaním berkelium neónové ióny. Výpočty ukázali, že izotop bohatý na neutróny vytvorený touto reakciou by mal mať polčas presahujúci 1 s. To by nám umožnilo študovať chemické vlastnosti 107. prvku - ecaria. Najdlhší izotop prvého transuránu, prvok 93, neptunium-237, má polčas rozpadu 2 100 000 rokov; najstabilnejší izotop 100. prvku - fermium-257 - len 97 dní. Počnúc 104. elementom polčasy rozpadu sú len zlomky sekundy. Preto sa zdalo, že neexistuje absolútne žiadna nádej na objavenie týchto prvkov. Prečo je potrebný ďalší výskum? Albert Ghiorso, popredný americký špecialista na transurány, raz v tejto súvislosti povedal: „ Dôvodom pokračovania v hľadaní ďalších prvkov je jednoducho uspokojenie ľudskej zvedavosti – čo sa stane za najbližšou zákrutou ulice? Nejde však, samozrejme, len o vedeckú zvedavosť, Ghiorso však dal jasne najavo, aké dôležité je pokračovať v takomto základnom výskume. V 60. rokoch 20. storočia získavala teória magických jadrových čísel čoraz väčší význam. V „more nestability“ sa vedci zúfalo snažili nájsť záchranu“ ostrov relatívnej stability", na ktorom mohla noha bádateľa atómu pevne spočívať. Hoci tento ostrov ešte nebol objavený, jeho "súradnice" sú známe: prvok 114, vyviesť, sa považuje za centrum veľkého regiónu stability. Izotop 298 prvku 114 je už dlho predmetom vedeckých sporov, pretože so 114 protónmi a 184 neutrónmi je jedným z tých dvojito magických atómových jadier, o ktorých sa predpokladá, že vydržia. Čo však znamená dlhovekosť? Predbežné výpočty ukazujú, že polčas rozpadu s uvoľňovaním častíc alfa sa pohybuje od 1 do 1 000 rokov a vo vzťahu k spontánnemu štiepeniu - od 10 8 do 10 16 rokov. Takéto výkyvy, ako upozorňujú fyzici, sa vysvetľujú blízkosťou „počítačovej chémie“. Veľmi povzbudivé polčasy sa predpovedajú pre ďalší ostrov stability, prvok 164, odviesť. Dvojnásobne magický je aj izotop 164. prvku s hmotnostným číslom 482: jeho jadro tvorí 164 protónov a 318 neutrónov. Veda sa zaujíma a je spravodlivá magické superťažké prvky ako je izotop 294 prvku 110 alebo izotop 310 prvku 126, z ktorých každý obsahuje 184 neutrónov. Je úžasné, ako výskumníci žonglujú s týmito imaginárnymi prvkami celkom vážne, akoby už existovali. Z počítača sa vyťahuje stále viac nových údajov a teraz je už definitívne známe, aké vlastnosti - jadrové, kryštalografické a chemické - by mali mať tieto superťažké prvky. V odbornej literatúre sa hromadia presné údaje o prvkoch, ktoré ľudia môžu objaviť o 50 rokov. V súčasnosti jadroví vedci cestujú po mori nestability v očakávaní objavov. Za nimi bola pevná pôda: polostrov prirodzene sa vyskytujúcich rádioaktívnych prvkov, označený kopcami tória a uránu, a ďalekosiahly pevný podklad so všetkými ostatnými prvkami a vrcholmi. olovo, cín A vápnik. Odvážni námorníci sú už dlho na šírom mori. Na nečakanom mieste našli plytčinu: otvorené prvky 106 a 107 sú stabilnejšie, ako sa očakávalo. V posledných rokoch sa dlho plavíme po mori nestability, tvrdí G. N. Flerov, a zrazu sme na poslednú chvíľu cítili zem pod nohami. Náhodný podvodný kameň? Alebo pieskovisko dlho očakávaného ostrova udržateľnosti? Ak je to druhé správne, potom máme skutočnú príležitosť tvoriť nový periodický systém stabilných superťažkých prvkov s úžasnými vlastnosťami. Potom, čo sa stala známa hypotéza stabilných prvkov v blízkosti sériových čísel 114, 126, 164, výskumníci z celého sveta sa vrhli na tieto " superťažký"atómy. Niektoré z nich s údajne dlhým polčasom rozpadu dúfali, že sa nájdu na Zemi alebo vo vesmíre aspoň vo forme stôp. Napokon, keď vznikla naša slnečná sústava, existovali aj tieto prvky, ako všetky ostatné." Stopy superťažkých prvkov- čo pod tým treba chápať? V dôsledku ich schopnosti spontánne sa štiepiť na dva jadrové fragmenty s veľkou hmotnosťou a energiou mali tieto transurány zanechať zreteľné stopy deštrukcie v blízkej hmote. Podobné stopy možno vidieť v mineráloch pod mikroskopom po ich vyleptaní. Pomocou tejto metódy stôp ničenia je dnes možné vysledovať existenciu dávno mŕtvych prvkov. Zo šírky zanechaných stôp sa dá odhadnúť aj poradové číslo prvku – šírka stopy je úmerná štvorcu jadrovej nálože. Očakáva sa aj odhalenie „živých“ stále superťažkých prvkov na základe toho, že opakovane vyžarujú neutróny. Pri samovoľnom procese štiepenia tieto prvky emitujú až 10 neutrónov. Stopy superťažkých prvkov sa hľadali v mangánových uzlinách z hlbín oceánu, ako aj vo vodách po roztopení ľadovcov polárnych morí. Zatiaľ bezvýsledne. G. N. Flerov a jeho spolupracovníci skúmali olovené sklo starovekej vitríny zo 14. storočia, leidenskú nádobu z 19. storočia a vázu z olovnatého krištáľu z 18. storočia. Po prvé, poukázalo na niekoľko stôp spontánneho štiepenia vyviesť- 114. prvok. Keď však dubnskí vedci zopakovali svoje merania s vysoko citlivým detektorom neutrónov v najhlbšej soľnej bani v Sovietskom zväze, nedosiahli pozitívny výsledok. Kozmické žiarenie, ktoré zrejme spôsobilo pozorovaný efekt, nemohlo preniknúť do takej hĺbky. V roku 1977 profesor Flerov navrhol, že konečne objavil „ nové transuránové signály„pri štúdiu hlbokých termálnych vôd polostrova Cheleken v Kaspickom mori. Počet nahlásených prípadov bol však príliš malý na jednoznačné zadanie. O rok neskôr Flerova skupina evidovala 150 spontánnych delení mesačne. Tieto údaje boli získané pri práci s iónomeničom naplneným neznámym transuránom z termálnych vôd. Flerov odhadol polčas rozpadu prítomného prvku, ktorý sa mu zatiaľ nepodarilo izolovať, na miliardy rokov. Iní výskumníci sa vydali iným smerom. Profesor Fowler a jeho spolupracovníci na univerzite v Bristole podnikli experimenty s balónmi vo vysokej nadmorskej výške. Pomocou detektorov malých množstiev jadier boli odhalené početné oblasti s jadrovými nábojmi presahujúcimi 92. Britskí vedci sa domnievali, že jedna zo stôp ukazuje dokonca na prvky 102 ... 108. Neskôr urobili zmenu: neznámy prvok má sériové číslo 96 ( curium). Ako sa tieto superťažké častice dostanú do stratosféry zemegule? Doteraz bolo predložených niekoľko teórií. Ťažké atómy by podľa nich mali vzniknúť pri výbuchoch supernov alebo iných astrofyzikálnych procesoch a dostať sa na Zem vo forme kozmického žiarenia alebo prachu – ale až po 1000 – 1 000 000 rokoch. Tieto kozmické spady sa v súčasnosti hľadajú v atmosfére aj v hlbokomorských sedimentoch. Takže superťažké prvky môžu byť v kozmickom žiarení? Pravda, podľa amerických vedcov, ktorí v roku 1975 podnikli experiment Skylab, sa táto hypotéza nepotvrdila. Vo vesmírnom laboratóriu, ktoré obletelo Zem, boli nainštalované detektory, ktoré pohlcujú ťažké častice z vesmíru; boli len nájdené skladby známych prvkov. Lunárny prach prinesený na Zem po prvom pristátí na Mesiaci v roku 1969 bol nemenej starostlivo skúmaný na prítomnosť superťažkých prvkov. Keď sa našli stopy „dlhovekých“ častíc až do veľkosti 0,025 mm, niektorí výskumníci usúdili, že ich možno pripísať prvkom 110 – 119. Podobné výsledky boli získané zo štúdií anomálneho izotopového zloženia vzácneho plynu xenónu obsiahnutého v rôznych vzorkách meteoritov. Fyzici vyjadrili názor, že tento efekt možno vysvetliť iba existenciou superťažkých prvkov. Sovietski vedci v Dubne, ktorí analyzovali 20 kg meteoritu Allende, ktorý spadol na jeseň 1969 v Mexiku, ako výsledok trojmesačného pozorovania, dokázali odhaliť niekoľko spontánnych puklín. Avšak potom, čo sa zistilo, že „prirodzené“ plutónium-244, ktorý bol kedysi neoddeliteľnou súčasťou našej slnečnej sústavy, zanecháva úplne podobné stopy, výklad sa začal vykonávať opatrnejšie. Pred storočím a pol, keď Dmitrij Ivanovič Mendelejev objavil periodický zákon, bolo známych iba 63 prvkov. Zoradené v tabuľke sa dali ľahko rozložiť na periódy, z ktorých každá sa otvára aktívnymi alkalickými kovmi a končí (ako sa neskôr ukázalo) inertnými vzácnymi plynmi. Odvtedy sa periodická tabuľka takmer zdvojnásobila a s každou expanziou sa periodický zákon znova a znova potvrdzuje. Rubídium je podobné draslíku a sodíku ako xenón kryptónu a argónu, pod uhlíkom je kremík, ktorý je mu v mnohom podobný... Dnes je známe, že tieto vlastnosti určuje počet elektrónov, ktoré sa točia okolo atómu jadro. Napĺňajú „energetické škrupiny“ atómu jeden po druhom, ako diváci, ktorí si v divadle sadnú do svojich radov: posledný určí chemické vlastnosti celého prvku. Atóm s úplne vyplneným posledným obalom (ako hélium so svojimi dvoma elektrónmi) bude inertný; prvok s jedným "extra" elektrónom na ňom (ako sodík) bude aktívne vytvárať chemické väzby. Počet záporne nabitých elektrónov na obežných dráhach súvisí s počtom kladných protónov v jadre atómu a je to počet protónov, ktorý rozlišuje rôzne prvky. Ale v jadre toho istého prvku môže byť rôzny počet neutrónov, nemajú náboj a neovplyvňujú chemické vlastnosti. Ale v závislosti od počtu neutrónov môže byť vodík ťažší ako hélium a hmotnosť lítia môže dosiahnuť sedem namiesto „klasických“ šiestich atómových jednotiek. A ak sa zoznam dnes známych prvkov blíži k číslu 120, potom počet jadier (nuklidov) prekročil 3 000. Väčšina z nich je nestabilná a po určitom čase sa rozpadá, pričom počas rádioaktívneho rozpadu vymršťujú „extra“ častice. Ešte viac nuklidov v zásade nemôže existovať a okamžite sa rozpadajú. Kontinent stabilných jadier teda obklopuje celé more nestabilných kombinácií neutrónov a protónov. More volatility Osud jadra závisí od počtu neutrónov a protónov v ňom. Podľa teórie plášťa štruktúry jadra, predloženej v 50. rokoch 20. storočia, sú častice v ňom rozdelené podľa svojich energetických úrovní rovnakým spôsobom ako elektróny, ktoré sa točia okolo jadra. Niektoré počty protónov a neutrónov dávajú obzvlášť stabilné konfigurácie s úplne zaplnenými protónovými alebo neutrónovými obalmi - každý po 2, 8, 20, 28, 50, 82 a pre neutróny aj 126 častíc. Tieto čísla sa nazývajú „magické“ a najstabilnejšie jadrá obsahujú „dvojité magické“ množstvo častíc – napríklad 82 protónov a 126 neutrónov v olove, alebo po dvoch v bežnom atóme hélia, druhého najrozšírenejšieho prvku v vesmír. Konzistentný „chemický kontinent“ prvkov, ktoré možno nájsť na Zemi, končí olovom. Za ním nasleduje séria jadier, ktorých existuje oveľa menej, než je vek našej planéty. V jeho útrobách sa môžu uchovávať len v malých množstvách ako urán a tórium, alebo dokonca v stopových množstvách ako plutónium. Nie je možné ho extrahovať z horniny a plutónium sa vyrába umelo, v reaktoroch, bombardovaním uránového cieľa neutrónmi. Vo všeobecnosti sa moderní fyzici správajú k jadrám atómov, ako keby to boli časti dizajnéra, čo ich núti pripájať jednotlivé neutróny, protóny alebo celé jadrá. To umožňuje získať stále viac ťažkých nuklidov prekročením úžiny „More nestability“. Účel cesty naznačuje rovnaká teória obalu štruktúry jadra. Ide o oblasť superťažkých prvkov s vhodným (a veľmi veľkým) počtom neutrónov a protónov, legendárny „Ostrov stability“. Výpočty hovoria, že niektorí z miestnych „obyvateľov“ už nemusia existovať na zlomky mikrosekúnd, ale o mnoho rádov dlhšie. "V určitej aproximácii ich možno považovať za kvapky vody," vysvetlil nám Yury Oganesyan, akademik Ruskej akadémie vied. - Až po olovo nasledujú sférické a stabilné jadrá. Za nimi nasleduje polostrov stredne stabilných jadier - ako je tórium alebo urán - ktorý je vytiahnutý plytčinou silne deformovaných jadier a odlomí sa do nestabilného mora... Ale ešte ďalej, za úžinou, môže byť nová oblasť sférických jadier, superťažkých a stabilných prvkov s číslami 114, 116 a ďalej." Životnosť niektorých prvkov na „ostrove stability“ môže trvať roky a dokonca milióny rokov. ostrov stability Transuránové prvky s ich deformovanými jadrami môžu vzniknúť bombardovaním terčov z uránu, tória alebo plutónia neutrónmi. Ich bombardovaním ľahkými iónmi rozptýlenými v urýchľovači je možné postupne získať množstvo prvkov ešte ťažších - ale v určitom bode bude existovať limit. „Ak považujeme rôzne reakcie – pridávanie neutrónov, pridávanie iónov – za rôzne „lode“, potom nám všetky nepomôžu doplávať na „Ostrov stability,“ pokračuje Jurij Oganesjan. - To si bude vyžadovať "nádobu" a ďalšie a iný dizajn. Ako ciele by sa museli použiť ťažké jadrá umelých prvkov bohaté na neutróny, ktoré sú ťažšie ako urán, a museli by byť bombardované veľkými, ťažkými izotopmi bohatými na neutróny, ako je vápnik-48. Práca na takejto „lodi“ bola možná len pre veľký medzinárodný tím vedcov. Inžinieri a fyzici závodu Elektrokhimpribor izolovali z prírodného vápnika mimoriadne vzácny 48. izotop, ktorý je tu obsiahnutý v množstve menšom ako 0,2 %. Ciele z uránu, plutónia, amerícia, kúria, Kalifornie boli pripravené v Dimitrograd Research Institute of Atomic Reactors, v Livermore National Laboratory a v Oak Ridge National Laboratory v USA. Kľúčové experimenty syntézy nových prvkov vykonal akademik Oganesyan v Spoločnom ústave pre jadrovú fyziku (JINR), v laboratóriu jadrových reakcií Flerov. „Náš urýchľovač v Dubne pracoval 6-7 000 hodín ročne a urýchľoval ióny vápnika-48 na približne 0,1 rýchlosti svetla,“ vysvetľuje vedec. - Táto energia je potrebná na to, aby niektoré z nich, ktoré zasiahnu cieľ, prekonali sily Coulombovho odporu a spojili sa s jadrami jeho atómov. Napríklad 92. prvok, urán, poskytne jadro nového prvku s číslom 112, plutónium - 114 a kalifornium - 118. "Hľadanie nových superťažkých prvkov nám umožňuje odpovedať na jednu z najdôležitejších otázok vedy: kde leží hranica nášho hmotného sveta?" „Takéto jadrá by už mali byť celkom stabilné a nerozpadnú sa okamžite, ale budú postupne emitovať častice alfa, jadrá hélia. A my sme ich dokonale schopní zaregistrovať, “pokračuje Hovhannisyan. Superťažké jadro vymrští alfa časticu a zmení sa na prvok o dve atómové čísla ľahší. Na druhej strane dcérske jadro stratí alfa časticu a zmení sa na „vnučku“ - štyri ďalšie ľahšie a tak ďalej, až kým proces postupného rozpadu alfa neskončí náhodným objavením sa a okamžitým spontánnym štiepením, smrťou nestabilného jadra. v „more nestability“. Na základe tejto „genealógie“ častíc alfa Oganesyan a jeho kolegovia sledovali celú históriu premeny nuklidov získaných v urýchľovači a načrtli blízke pobrežie „ostrova stability“. Po polstoročí plavby na nej pristáli prví ľudia. nová zem Už v prvej dekáde 21. storočia sa pri fúznych reakciách aktinoidov s urýchlenými iónmi vápnika-48 syntetizovali atómy prvkov s číslami od 113 do 118, ležiace na pobreží „Ostrova stability“ ďaleko od „ pevnina“. Čas ich existencie je už rádovo dlhší ako u ich susedov: napríklad prvok 114 sa neukladá na milisekúndy, ako 110., ale na desiatky a dokonca stovky sekúnd. "Takéto látky sú už dostupné pre chémiu," hovorí akademik Oganesyan. „Vraciame sa teda na úplný začiatok cesty a teraz môžeme skontrolovať, či sa pre nich dodržiava Mendelejevov periodický zákon. Bude 112. prvok analógom ortuti a kadmia a 114. - analógom cínu a olova? Úplne prvé chemické experimenty s izotopom 112. prvku (kopernicium) ukázali: zrejme áno. Jadrá kopernicia, ktoré počas bombardovania vyleteli z cieľa, boli nasmerované do dlhej trubice, vrátane 36 párových detektorov, čiastočne pokrytých zlatom. Ortuť ľahko tvorí so zlatom stabilné intermetalické zlúčeniny (táto vlastnosť sa využíva v starodávnej technike pozlátenia). Preto sa ortuť a jej blízke atómy musia usadiť na zlatom povrchu úplne prvých detektorov, zatiaľ čo radón a atómy v blízkosti vzácnych plynov sa môžu dostať až na koniec trubice. Svedomito dodržiavajúc periodický zákon sa Kopernik ukázal ako príbuzný ortuti. Ak však bola ortuť prvým známym tekutým kovom, potom kopernicium môže byť prvým plynným kovom: jeho bod varu je pod izbovou teplotou. Podľa Jurija Oganesjana je to len bledý začiatok a superťažké prvky z „ostrova stability“ nám otvoria nové, svetlé a nezvyčajné pole chémie. My sme sa ale zatiaľ zdržali na úpätí ostrova stabilných prvkov. Očakáva sa, že 120. a nasledujúce jadrá sa môžu ukázať ako skutočne stabilné a budú existovať mnoho rokov alebo dokonca milióny rokov a budú tvoriť stabilné zlúčeniny. Avšak už nie je možné ich získať pomocou rovnakého vápnika-48: neexistujú dostatočne dlhotrvajúce prvky, ktoré by spojením s týmito iónmi mohli poskytnúť jadrá požadovanej hmotnosti. Pokusy nahradiť ióny vápnika-48 niečím ťažším tiež zatiaľ zlyhali. Preto pri nových hľadaniach zdvihli plachtoví vedci hlavy a pozreli sa na nebesia. Priestor a továreň Pôvodné zloženie nášho sveta sa nelíšilo v rozmanitosti: vo Veľkom tresku sa objavil iba vodík s malými nečistotami hélia - najľahšieho z atómov. Všetci ostatní rešpektovaní účastníci periodickej tabuľky sa objavili pri reakciách jadrovej fúzie, v hlbinách hviezd a pri výbuchoch supernov. Nestabilné nuklidy sa rýchlo rozpadli, stabilné, ako kyslík-16 alebo železo-54, sa hromadili. Nie je prekvapením, že ťažké nestabilné prvky ako amerícium alebo kopernicium sa v prírode nenachádzajú. Ak však niekde skutočne existuje „ostrov stability“, potom by sa v rozľahlosti Vesmíru mali aspoň v malých množstvách nachádzať superťažké prvky a niektorí vedci ich hľadajú medzi časticami kozmického žiarenia. Podľa akademika Oganesjana tento prístup stále nie je taký spoľahlivý ako staré dobré bombardovanie. „Skutočne dlhotrvajúce jadrá na ‚vrchole‘ ostrova stability obsahujú nezvyčajne veľké množstvo neutrónov,“ hovorí vedec. „To je dôvod, prečo sa vápnik-48 bohatý na neutróny ukázal ako také úspešné jadro na bombardovanie cieľových prvkov bohatých na neutróny. Izotopy ťažšie ako vápnik-48 sú však nestabilné a pravdepodobnosť ich prirodzeného splynutia za vzniku ultrastabilných jadier je extrémne nízka. Preto sa laboratórium v ​​Dubne pri Moskve priklonilo k využívaniu ťažších jadier, aj keď nie tak úspešných ako vápnik, na ostreľovanie umelých cieľových prvkov. „Teraz sme zaneprázdnení vytváraním takzvanej továrne na superťažké prvky,“ hovorí akademik Oganesyan. - V ňom budú rovnaké ciele bombardované jadrami titánu alebo chrómu. Obsahujú o dva a štyri protóny viac ako vápnik, čo znamená, že nám môžu poskytnúť prvky s hmotnosťou 120 alebo viac. Bude zaujímavé sledovať, či skončia na „ostrove“ alebo za ním otvoria novú úžinu.“	Pri energii kryptónových iónov v blízkosti Coulombovej bariéry boli pozorované tri prípady vzniku prvku 118. 293 118 jadier bolo implantovaných do kremíkového detektora a bol pozorovaný reťazec šiestich po sebe nasledujúcich α-rozpadov, ktorý končil na izotope 269 Sg. Prierez na výrobu prvku 118 bol ~2 pikobarny. Polčas rozpadu izotopu 293 118 je 120 ms. Na obr. Obrázok 3 ukazuje reťazec postupných a-rozpadov izotopu 293 118 a ukazuje polčasy rozpadov dcérskych jadier vytvorených ako výsledok a-rozpadov. Na základe rôznych teoretických modelov boli vypočítané rozpadové charakteristiky superťažkých jadier. Výsledky jedného z týchto výpočtov sú znázornené na obr. 4. Uvádzajú sa polčasy párnych až párnych superťažkých jadier vzhľadom na spontánne štiepenie (a), α-rozpad (b), β-rozpad (c) a pre všetky možné procesy rozpadu (d). Najstabilnejšie jadro vzhľadom na spontánne štiepenie (obr. 4a) je jadro so Z = 114 a N = 184. Jeho polčas rozpadu vzhľadom na spontánne štiepenie je ~10 16 rokov. Pre izotopy 114. prvku, ktoré sa od najstabilnejších líšia o 6-8 neutrónov, klesajú polčasy o 10-15 rádov. Polčasy rozpadu vzhľadom na α-rozpad sú znázornené na obr. 4b. Najstabilnejšie jadro sa nachádza v Z kraji< 114 и N = 184 (T 1/2 = 10 15 лет). Для изотопа 298 114 период полураспада составляет около 10 лет. Jadrá stabilné vzhľadom na β-rozpad sú znázornené na obr. 4c tmavé bodky. Na obr. 4d ukazuje úplné polčasy rozpadu. Pre párne-párne jadrá umiestnené vo vnútri centrálneho obrysu sú ~10 5 rokov. Po zohľadnení všetkých druhov rozpadu sa teda ukazuje, že jadrá v okolí Z = 110 a N = 184 tvoria „ostrov stability“. Jadro 294 110 má polčas rozpadu asi 10 9 rokov. Rozdiel medzi hodnotou Z a magickým číslom 114 predpovedaným obalovým modelom je spôsobený konkurenciou medzi štiepením (vzhľadom na ktoré je jadro so Z = 114 najstabilnejšie) a α-rozpadom (vzhľadom na to, ktoré jadrá s menšie Z sú stabilné). Pre nepárne-párne a párne-nepárne jadrá sa polčasy zvyšujú vzhľadom na α-rozpad a spontánne štiepenie a klesajú vzhľadom na β-rozpad. Treba poznamenať, že vyššie uvedené odhady silne závisia od parametrov použitých pri výpočtoch a možno ich považovať len za náznaky možnosti existencie superťažkých jadier s dostatočne dlhou životnosťou na ich experimentálnu detekciu. Výsledky ešte ďalšieho výpočtu rovnovážneho tvaru superťažkých jadier a ich polčasov sú znázornené na obr. 5, 11.11. Na obr. 11.10 je znázornená závislosť rovnovážnej deformačnej energie od počtu neutrónov a protónov pre jadrá so Z = 104-120. Deformačná energia je definovaná ako rozdiel medzi energiami jadier v rovnovážnom a guľovom tvare. Z týchto údajov je zrejmé, že oblasti Z = 114 a N = 184 by mali obsahovať jadrá, ktoré majú v základnom stave guľový tvar. Všetky doteraz objavené superťažké jadrá (na obr. 5 sú znázornené tmavými diamantmi) sú deformované. Svetlé diamanty vykazujú jadrá, ktoré sú stabilné vzhľadom na β-rozpad. Tieto jadrá sa musia rozpadnúť v dôsledku α-rozpadu alebo štiepenia. Hlavný rozpadový kanál by mal byť α-rozpad. Polčasy pre párne-párne β-stabilné izotopy sú znázornené na obr. 6. Podľa týchto predpovedí sa pre väčšinu jadier očakáva, že polčasy rozpadu budú oveľa dlhšie ako tie, ktoré boli pozorované pre už objavené superťažké jadrá (0,1-1 ms). Napríklad pre jadro 292 110 sa predpokladá životnosť ~ 51 rokov. Stabilita superťažkých jadier teda podľa moderných mikroskopických výpočtov prudko rastie, keď sa blíži neutrónové magické číslo N = 184. Až donedávna bol jediným izotopom prvku so Z = 112 izotop 277 112, ktorý má polovičný životnosť 0,24 ms. Ťažší izotop 283 112 bol syntetizovaný v studenej fúznej reakcii 48 Ca + 238 U. Doba ožarovania 25 dní. Celkový počet 48 Ca iónov na terči je 3,5·1018. Boli zaregistrované dva prípady, ktoré boli interpretované ako spontánne štiepenie vytvoreného izotopu 283 112. Pre polčas tohto nového izotopu bol získaný odhad T 1/2 = 81 s. Je teda možné vidieť, že zvýšenie počtu neutrónov v izotope 283112 v porovnaní s izotopom 277112 o 6 jednotiek zvyšuje životnosť o 5 rádov. Na obr. 7 je znázornená nameraná životnosť izotopov Sg (Z = 106) seaborgia v porovnaní s predpoveďami rôznych teoretických modelov. Je pozoruhodné, že životnosť izotopu s N = 164 klesá takmer o jeden rád v porovnaní so životnosťou izotopu s N = 162. Najbližšie priblíženie k ostrovu stability možno dosiahnuť pri reakcii 76 Ge + 208 Pb. Superťažké takmer sférické jadro môže vzniknúť fúznou reakciou, po ktorej nasleduje emisia y-kvant alebo jedného neutrónu. Podľa odhadov by sa výsledné jadro 284 114 malo rozpadnúť s emisiou α-častíc s polčasom ~ 1 ms. Ďalšie informácie o výplni obalu v oblasti N = 162 možno získať štúdiom α-rozpadov jadier 271 108 a 267 106. Pre tieto jadrá sa predpovedajú polčasy 1 min. a 1 hodinu. Pre jadrá 263 106, 262 107, 205 108, 271,273 110 sa očakáva izoméria, ktorej príčinou je vyplnenie podškrupín s j = 1/2 a j = 13/2 v oblasti N = 162 v jadrách deformovaných. základný stav. Na obr. Obrázok 8 ukazuje experimentálne namerané excitačné funkcie pre tvorbu prvkov Rf (Z = 104) a Hs (Z = 108) pre fúzne reakcie dopadajúcich iónov 50 Ti a 56 Fe s cieľovým jadrom 208 Pb. Výsledné jadro zlúčeniny sa ochladí emisiou jedného alebo dvoch neutrónov. Informácie o excitačných funkciách fúznych reakcií ťažkých iónov sú obzvlášť dôležité pre získanie superťažkých jadier. Pri fúznej reakcii ťažkých iónov je potrebné presne vyvážiť pôsobenie Coulombových síl a síl povrchového napätia. Ak energia dopadajúceho iónu nie je dostatočne veľká, potom minimálna približovacia vzdialenosť nebude stačiť na zlúčenie binárneho jadrového systému. Ak je energia dopadajúcej častice príliš vysoká, potom bude mať výsledný systém vysokú excitačnú energiu a s vysokou pravdepodobnosťou sa rozpadne na fragmenty. Zlučovanie efektívne prebieha v pomerne úzkom energetickom rozsahu kolidujúcich častíc. Fúzne reakcie s emisiou minimálneho počtu neutrónov (1-2) sú obzvlášť zaujímavé, pretože v syntetizovaných superťažkých jadrách je žiaduce mať najväčší pomer N/Z. Na obr. 9 ukazuje fúzny potenciál pre jadrá v reakcii 64 Ni + 208 Pb 272 110. Najjednoduchšie odhady ukazujú, že pravdepodobnosť tunelového efektu pre jadrovú fúziu je ~ 10 -21, čo je oveľa menej ako pozorovaný prierez. Dá sa to vysvetliť nasledovne. Vo vzdialenosti 14 fm medzi centrami jadier je počiatočná kinetická energia 236,2 MeV úplne kompenzovaná Coulombovým potenciálom. V tejto vzdialenosti sú v kontakte iba nukleóny umiestnené na povrchu jadra. Energia týchto nukleónov je malá. Preto je vysoká pravdepodobnosť, že nukleóny alebo páry nukleónov opustia dráhy v jednom jadre a presunú sa do voľných stavov partnerského jadra. Prenos nukleónov z jadra projektilu do cieľového jadra je obzvlášť atraktívny, keď sa ako cieľ použije dvojitý magický izotop olova 208Pb. V 208 Pb sú naplnené podobaly h 11/2 protónu a h 9/2 a i 13/2 neutrónové podobaly. Spočiatku je prenos protónov stimulovaný príťažlivými silami protón-protón a po naplnení podplášťa h 9/2 protón-neutrónovými príťažlivými silami. Podobne sa neutróny presúvajú do voľného podobalu i 11/2, pričom ich priťahujú neutróny z už naplneného podobalu i 13/2. Kvôli párovej energii a veľkej orbitálnej hybnosti je prenos páru nukleónov pravdepodobnejší ako prenos jedného nukleónu. Po prenose dvoch protónov z 64 Ni 208 Pb sa Coulombova bariéra zníži o 14 MeV, čo podporuje užší kontakt medzi interagujúcimi iónmi a pokračovanie procesu prenosu nukleónov. V prácach [V.V. Volkov. Jadrové reakcie hlbokých nepružných prenosov. M. Energoizdat, 1982; V.V. Volkov. Izv. Séria AN SSSR fiz., 1986 v. 50 s. 1879] podrobne študoval mechanizmus fúznej reakcie. Ukazuje sa, že už v štádiu záchytu vzniká po úplnom rozptýlení kinetickej energie dopadajúcej častice binárny jadrový systém a nukleóny jedného z jadier sa postupne, šupka po šupke, prenášajú do ďalšieho jadra. To znamená, že štruktúra obalu jadier hrá významnú úlohu pri tvorbe zloženého jadra. Na základe tohto modelu bolo možné celkom dobre popísať excitačnú energiu zložených jadier a prierez na produkciu 102-112 prvkov v reakciách studenej fúzie. v Laboratóriu jadrových reakcií. G.N. Flerov (Dubna), bol syntetizovaný prvok so Z = 114. Reakcia bola použitá Identifikácia jadra 289 114 sa uskutočnila reťazcom α-rozpadov. Experimentálny odhad polčasu rozpadu izotopu 289 114 ~30 s. Získaný výsledok je v dobrej zhode s predchádzajúcimi výpočtami. Pri syntéze prvku 114 v reakcii 48 Cu + 244 Pu dosahuje maximálny výťažok kanál s odparovaním troch neutrónov. V tomto prípade bola excitačná energia jadra zlúčeniny 289 114 35 MeV. Teoreticky predpovedaná sekvencia rozpadov vyskytujúcich sa s jadrom 296 116 vytvoreným pri reakcii je znázornená na obr. Ryža. 10. Schéma jadrového rozpadu 296 116 Jadro 296 116 sa ochladzuje emisiou štyroch neutrónov a mení sa na izotop 292 116, ktorý sa potom s 5 % pravdepodobnosťou v dôsledku dvoch po sebe nasledujúcich e-záchytov zmení na izotop 292 114. V dôsledku α -rozpad (T 1/2 = 85 dní), izotop 292 114 sa zmení na izotop 288 112. K tvorbe izotopu 288 112 tiež dochádza cez kanál Konečné jadro 288 112, ktoré vzniklo ako výsledok oboch reťazcov, má polčas rozpadu asi 1 hodinu a rozpadá sa v dôsledku spontánneho štiepenia. S približne 10% pravdepodobnosťou môže alfa rozpad izotopu 288 114 viesť k vytvoreniu izotopu 284 112. Vyššie uvedené obdobia a rozpadové kanály boli získané výpočtom. Pri analýze rôznych možností tvorby superťažkých prvkov v reakciách s ťažkými iónmi je potrebné vziať do úvahy nasledujúce okolnosti. Je potrebné vytvoriť jadro s dostatočne veľkým pomerom počtu neutrónov k počtu protónov. Preto by sa ako dopadajúca častica mali zvoliť ťažké ióny s veľkým N/Z. Je potrebné, aby výsledné zložené jadro malo nízku excitačnú energiu a malú hodnotu momentu hybnosti, pretože v opačnom prípade sa efektívna výška štiepnej bariéry zníži. Je potrebné, aby výsledné jadro malo tvar blízky guľovému, pretože aj mierna deformácia povedie k rýchlemu štiepeniu superťažkého jadra. Veľmi sľubnou metódou na získanie superťažkých jadier sú reakcie typu 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es. Na obr. Obrázok 11 ukazuje odhadované prierezy pre tvorbu transuránových prvkov po ožiarení 248 Cm, 249 Cf a 254 Es cieľov s urýchlenými 238 U iónmi. V týchto reakciách sa už získali prvé výsledky o prierezoch pre tvorbu prvkov so Z > 100. Pre zvýšenie výťažkov študovaných reakcií boli hrúbky terčíkov volené tak, aby reakčné produkty zostali v cieli. Po ožiarení sa od terča oddelili jednotlivé chemické prvky. V získaných vzorkách boli niekoľko mesiacov registrované produkty α-rozpadu a štiepne fragmenty. Údaje získané použitím zrýchlených iónov uránu jasne naznačujú zvýšenie výťažku ťažkých transuránových prvkov v porovnaní s ľahšími bombardovacími iónmi. Táto skutočnosť je mimoriadne dôležitá pre riešenie problému syntézy superťažkých jadier. Napriek ťažkostiam pri práci s príslušnými cieľmi vyzerajú prognózy smerovania k veľkému Z celkom optimisticky. Pokrok v oblasti superťažkých jadier v posledných rokoch bol ohromujúco pôsobivý. Všetky pokusy nájsť ostrov stability sú však zatiaľ neúspešné. Pátranie po ňom intenzívne pokračuje.