Nga fundi i viteve '60, me përpjekjet e shumë teoricienëve - O. Bohr dhe B. Motelson (Danimarkë), S. Nilsson (Suedi), V.M. Strutinsky dhe V.V. Pashkevich (BRSS), H. Myers dhe V. Svyatetsky (SHBA), A. Sobichevsky et al. (Poloni), W. Greiner et al. (Francë) dhe shumë të tjerë krijuan teorinë mikroskopike të bërthamave atomike. Teoria e re solli të gjitha kontradiktat e mësipërme në një sistem koherent ligjesh fizike.
Si çdo teori, ajo kishte një fuqi të caktuar parashikuese, në veçanti, në parashikimin e vetive të bërthamave shumë të rënda, ende të panjohura. Doli se efekti stabilizues i predhave bërthamore do të funksionojë gjithashtu përtej kufijve të treguar nga modeli i rënies së bërthamës (d.m.th., në rajonin Z > 106) duke formuar të ashtuquajturat. “ishujt e stabilitetit” rreth numrave magjikë Z=108, N=162 dhe Z=114, N=184. Siç mund të shihet në figurën 2, jetëgjatësia e bërthamave super të rënda të vendosura në këto "ishuj të stabilitetit" mund të rritet ndjeshëm. Kjo është veçanërisht e vërtetë për elementët më të rëndë, mbirëndë, ku efekti i predhave të mbyllura Z=114 (mundësisht 120) dhe N=184 rrit gjysmëjetën në dhjetëra, qindra mijëra dhe, ndoshta, në miliona vjet, d.m.th. - 32-35 urdhra të madhësisë më shumë se në mungesë të efektit të predhave bërthamore. Kështu, u ngrit një hipotezë intriguese për ekzistencën e mundshme të elementeve super të rëndë, duke zgjeruar ndjeshëm kufijtë e botës materiale. Një test i drejtpërdrejtë i parashikimeve teorike do të ishte sinteza e nuklideve super të rënda dhe përcaktimi i vetive të tyre të kalbjes. Prandaj, do të duhet të shqyrtojmë shkurtimisht çështjet kryesore që lidhen me sintezën artificiale të elementeve.

2. Reaksionet për sintezën e elementeve të rënda

Elementet më të rëndë se Pm (Z=100) u sintetizuan në reaksione me jone të rënda të përshpejtuar, kur një kompleks protonesh dhe neutronesh futet në bërthamën e synuar. Por ky lloj reagimi është i ndryshëm nga rasti i mëparshëm. Kur kapet një neutron që nuk ka ngarkesë elektrike, energjia e ngacmimit të një bërthame të re është vetëm 6 - 8 MeV. Në të kundërt, gjatë shkrirjes së bërthamave të synuara, edhe me jone të lehta si heliumi (4 He) ose karboni (12 C), bërthamat e rënda do të nxehen në një energji prej E x = 20 - 40 MeV. Me një rritje të mëtejshme të numrit atomik të bërthamës së predhës, ajo do të duhet të japë gjithnjë e më shumë energji për të kapërcyer forcat elektrike të zmbrapsjes së bërthamave të ngarkuara pozitivisht (pengesa e reagimit Kulomb). Kjo rrethanë çon në një rritje të energjisë së ngacmimit (ngrohjes) të bërthamës së përbërë të formuar pas shkrirjes së dy bërthamave - predhës dhe objektivit. Ftohja e tij (kalimi në gjendjen bazë E x =0) do të ndodhë nëpërmjet emetimit të neutroneve dhe rrezeve gama. Dhe këtu vjen pengesa e parë.

Një bërthamë e rëndë e ndezur vetëm në 1/100 e rasteve do të jetë në gjendje të lëshojë një neutron, në thelb do të ndahet në dy fragmente, pasi energjia e bërthamës është dukshëm më e lartë se lartësia e pengesës së saj të ndarjes. Është e lehtë të kuptohet se një rritje në energjinë e ngacmimit të përbërjes së bërthamës është e dëmshme për të. Probabiliteti i mbijetesës së një bërthame të ndezur bie ndjeshëm me rritjen e temperaturës (ose energjinë E x) për shkak të rritjes së numrit të neutroneve të avulluara, me të cilat ndarja konkurron fuqishëm. Për të ftohur një bërthamë të ndezur në një energji prej rreth 40 MeV, është e nevojshme të avullohen 4 ose 5 neutrone. Çdo herë ndarja do të konkurrojë me emetimin e një neutroni, si rezultat i të cilit probabiliteti i mbijetesës do të jetë vetëm (1/100) 4-5 = 10 -8 -10 -10 . Situata është e ndërlikuar nga fakti se me rritjen e temperaturës së bërthamës, efekti stabilizues i predhave zvogëlohet, prandaj lartësia e pengesës së ndarjes zvogëlohet dhe aftësia e ndarjes së bërthamës rritet ndjeshëm. Të dy këta faktorë çojnë në një probabilitet jashtëzakonisht të ulët të formimit të nuklideve super të rënda.

Avancimi në rajonin e elementeve më të rëndë se 106 u bë i mundur pas zbulimit në vitin 1974 të të ashtuquajturit. reaksionet e shkrirjes së ftohtë. Në këto reaksione, bërthamat "magjike" të izotopeve të qëndrueshme - 208 Pb (Z = 82, N = 126) ose 209 Bi (Z = 83, N = 126) përdoren si material synues, të cilat bombardohen nga jone më të rëndë se argoni. (Yu.Ts. Oganesyan, A.G. Demin dhe të tjerë). Në procesin e shkrirjes, energjia e lartë lidhëse e nukleoneve në bërthamën e synuar "magjike" çon në thithjen e energjisë gjatë rirregullimit të dy bërthamave ndërvepruese.
në një bërthamë të rëndë me masë totale. Ky ndryshim në energjitë e "paketimit" të nukleoneve në bërthamat ndërvepruese dhe në bërthamën përfundimtare kompenson në masë të madhe energjinë e nevojshme për të kapërcyer pengesën e lartë të Kulonit të reaksionit. Si rezultat, një bërthamë e rëndë ka një energji ngacmimi prej vetëm 12-20 MeV. Në një farë mase, një reagim i tillë është i ngjashëm me procesin e "ndarjes së kundërt". Në të vërtetë, nëse ndarja e bërthamës së uraniumit në dy fragmente ndodh me lëshimin e energjisë (ajo përdoret në termocentralet bërthamore), atëherë në reagimin e kundërt, kur fragmentet bashkohen, bërthama e uraniumit që rezulton do të jetë pothuajse e ftohtë. Prandaj, kur elementët sintetizohen në reaksionet e shkrirjes së ftohtë, mjafton që një bërthamë e rëndë të lëshojë vetëm një ose dy neutrone për të shkuar në gjendjen bazë.
Reaksionet e shkrirjes së ftohtë të bërthamave masive u përdorën me sukses për sintezën e 6 elementëve të rinj, nga 107 në 112 (P. Armbruster, Z. Hofmann, G. Münzenberg, etj.) në Qendrën Kombëtare të Fizikës Bërthamore GSI në Darmstadt (Gjermani). Kohët e fundit, K. Morita dhe të tjerët në Qendrën Kombëtare RIKEN (Tokio) përsëritën eksperimentet GSI mbi sintezën e 110-112 elementeve. Të dy grupet synojnë të kalojnë në elementet 113 dhe 114 duke përdorur predha më të rënda. Megjithatë, përpjekjet për të sintetizuar elementë gjithnjë e më të rëndë në reaksionet e shkrirjes së ftohtë shoqërohen me vështirësi të mëdha. Me një rritje të ngarkesës atomike të joneve, probabiliteti i shkrirjes së tyre me bërthamat e synuara 208 Pb ose 209 Bi zvogëlohet shumë për shkak të rritjes së forcave repulsive të Kulombit, të cilat dihet se janë proporcionale me produktin e ngarkesave bërthamore. . Nga elementi 104, i cili mund të merret në reaksionin 208 Pb + 50 Ti (Z 1 × Z 2 = 1804) në elementin 112 në reaksionin 208 Pb + 70 Zn (Z 1 × Z 2 = 2460), probabiliteti i bashkimit zvogëlohet me më shumë se 10 4 herë.

Figura 3 Harta e nuklideve të rënda. Gjysma e jetës së bërthamave përfaqësohet nga ngjyra të ndryshme (shkalla e djathtë). Sheshe të zeza - izotopet e elementeve të qëndrueshme që gjenden në koren e tokës (T 1/2 ≥ 10 9 vjet). Ngjyra blu e errët - "det i paqëndrueshmërisë", ku bërthamat jetojnë më pak se 10 -6 sekonda. Vijat e verdha korrespondojnë me predha të mbyllura që tregojnë numrin magjik të protoneve dhe neutroneve. "Ishujt e stabilitetit" pas "gadishullit" të elementeve të toriumit, uraniumit dhe transuraniumit janë parashikime të teorisë mikroskopike të bërthamës. Dy bërthama me Z = 112 dhe 116, të përftuara në reaksione të ndryshme bërthamore dhe zbërthimi i tyre i njëpasnjëshëm, tregojnë se sa afër mund t'i afrohemi "ishujve të stabilitetit" në sintezën artificiale të elementeve tepër të rëndë.

Ekziston një kufizim tjetër. Bërthamat e përbëra të marra në reaksionet e shkrirjes së ftohtë kanë një numër relativisht të vogël neutronesh. Në rastin e formimit të elementit të 112-të të konsideruar më sipër, bërthama përfundimtare me Z = 112 ka vetëm 165 neutrone, ndërsa një rritje e qëndrueshmërisë pritet për numrin e neutroneve N > 170 (shih Fig. 3).

Bërthamat me një tepricë të madhe neutronesh, në parim, mund të përftohen nëse si objektiv përdoren elementë artificialë: plutonium (Z = 94), americium (Z = 95) ose kurium (Z = 96) i prodhuar në reaktorët bërthamorë dhe kalcium i rrallë. izotopi - 48 Ca. (Shikoni më poshtë).

Bërthama e atomit 48 Ca përmban 20 protone dhe 28 neutrone - të dyja vlerat korrespondojnë me predha të mbyllura. Në reaksionet e shkrirjes me 48 bërthama Ca do të funksionojë edhe struktura e tyre "magjike" (këtë rol në reaksionet e shkrirjes së ftohtë e kanë luajtur bërthamat magjike të objektivit - 208 Pb), si rezultat i së cilës energjia e ngacmimit të bërthamave tepër të rënda do të jetë rreth 30 - 35 MeV. Kalimi i tyre në gjendjen bazë do të shoqërohet me emetimin e tre neutroneve dhe rrezeve gama. Mund të pritet që në këtë energji ngacmuese efekti i predhave bërthamore është ende i pranishëm në bërthamat e nxehta super të rënda, kjo do të rrisë mbijetesën e tyre dhe do të na lejojë t'i sintetizojmë ato në eksperimentet tona. Vini re gjithashtu se asimetria e masës së bërthamave ndërvepruese (Z 1 × Z2 ≤ 2000) zvogëlon repulsionin e tyre Kulomb dhe kështu rrit probabilitetin e bashkimit.

Megjithë këto avantazhe në dukje të dukshme, të gjitha përpjekjet e mëparshme për të sintetizuar elementë tepër të rëndë në reaksione me jone 48 Ca, të ndërmarra në laboratorë të ndryshëm në vitet 1977 - 1985. doli të jetë joefektive. Megjithatë, zhvillimi i teknikave eksperimentale vitet e fundit dhe mbi të gjitha prodhimi i rrezeve intensive të joneve 48Ca në laboratorin tonë në përshpejtuesit e gjeneratës së re, bënë të mundur rritjen e ndjeshmërisë së eksperimentit me gati 1000 herë. Këto arritje u përdorën në një përpjekje të re për të sintetizuar elementë super të rëndë.

3 Karakteristikat e pritshme

Çfarë presim të shohim në eksperiment në rast të sintezës së suksesshme? Nëse hipoteza teorike është e saktë, atëherë bërthamat super të rënda do të jenë të qëndrueshme në lidhje me ndarjen spontane. Pastaj ata do të përjetojnë një lloj tjetër kalbjeje: kalbjen alfa (emetimi i një bërthame heliumi të përbërë nga 2 protone dhe 2 neutrone). Si rezultat i këtij procesi, formohet një bërthamë bijë që është 2 protone dhe 2 neutrone më e lehtë se bërthama mëmë. Nëse bërthama e bijës ka një probabilitet të ulët të ndarjes spontane, atëherë pas kalbjes së dytë alfa, bërthama e mbesës tani do të jetë 4 protone dhe 4 neutrone më e lehtë se bërthama fillestare. Zbërthimet alfa do të vazhdojnë derisa të ndodhë ndarja spontane (Fig. 4).

Se. ne presim të shohim jo një prishje, por një "familje radioaktive", një zinxhir prishjesh të njëpasnjëshme alfa, mjaft të gjata në kohë (në shkallë bërthamore), të cilat konkurrojnë, por përfundimisht ndërpriten nga ndarje spontane. Në parim, një skenar i tillë i prishjes tashmë tregon formimin e një bërthame super të rëndë.

Për të parë në tërësi rritjen e pritshme të stabilitetit, është e nevojshme t'i afrohemi sa më shumë predhave të mbyllura Z = 114 dhe N = 184. Është jashtëzakonisht e vështirë të sintetizohen bërthama të tilla të pasura me neutron në reaksionet bërthamore, sepse gjatë shkrirja e bërthamave të elementeve të qëndrueshme, në të cilën tashmë ekziston një raport i caktuar i protoneve dhe neutroneve, është e pamundur të arrijmë në bërthamën magjike të dyfishtë 298 114. Prandaj, duhet të përpiqemi të përdorim bërthamat në reaksionin që fillimisht përmban numri maksimal i mundshëm i neutroneve. Kjo, në një masë të madhe, ishte edhe për shkak të zgjedhjes së joneve të përshpejtuara 48 Ca si një predhë. Dihet se kalciumi është i bollshëm në natyrë. Ai përbëhet nga 97% e izotopit 40 Ca, bërthama e të cilit përmban 20 protone dhe 20 neutrone. Por ai përmban në masën 0,187% një izotop të rëndë - 48 Ca (20 protone dhe 28 neutrone) i cili ka 8 neutrone të tepërta. Teknologjia për prodhimin e saj kërkon shumë kohë dhe është e shtrenjtë; kostoja e një grami të pasuruar me 48 Ca është rreth 200,000 dollarë. Prandaj, ne duhej të ndryshonim ndjeshëm modelin dhe mënyrat e funksionimit të përshpejtuesit tonë në mënyrë që të gjenim një zgjidhje kompromisi - të merrnim intensitetin maksimal të rrezes së joneve me konsumin minimal të këtij materiali ekzotik.

Figura 4
Parashikimet teorike rreth llojeve të kalbjes (të paraqitura me ngjyra të ndryshme në figurë) dhe gjysmë-jetës së izotopeve të elementeve super të rëndë me numër të ndryshëm protonesh dhe neutronesh. Si shembull, tregohet se për izotopin e elementit të 116 me masë 293, i cili formohet në reaksionin e shkrirjes së bërthamave 248 St dhe 48 Ca, priten tre zbërthime të njëpasnjëshme alfa, të cilat kulmojnë në ndarjen spontane. i bërthamës së stërmbesës së elementit të 110-të me masë 281. Siç mund të shihet në figurën 8 është pikërisht një skenar i tillë prishjeje, në formën e një zinxhiri α - α - α - SF, e vëzhguar për këtë bërthamë në eksperiment. Prishja e një bërthame më të lehtë - izotopi i elementit të 110 me masë 271, i përftuar në reaksionin e "bashkimit të ftohtë" të bërthamave 208 Pb + 64 Ni. Gjysma e jetës së tij është 10 4 herë më e vogël se ajo e izotopit. 281 110.

Sot kemi arritur një intensitet rekord të rrezes - 8 × 10 12/s, me një konsum shumë të ulët të izotopit 48 Ca - rreth 0,5 miligramë / orë. Si material i synuar, ne përdorim izotopë të pasuruar jetëgjatë të elementeve artificiale: Pu, Am, Cm dhe Cf (Z = 94-96 dhe 98) gjithashtu me përmbajtje maksimale të neutronit. Ato prodhohen në reaktorë të fuqishëm bërthamorë (në Oak Ridge, SHBA dhe në Dimitrovgrad, Rusi) dhe më pas pasurohen në objekte speciale, ndarës masiv në Institutin Kërkimor Gjith-Rus të Fizikës Eksperimentale (Sarov). Për sintezën e elementeve me Z = 114 - 118 u zgjodhën reaksionet e bashkimit të 48 bërthamave Ca me bërthamat e këtyre izotopeve.

Këtu do të doja të bëja një digresion.

Jo çdo laborator, madje edhe qendrat kryesore bërthamore në botë, kanë materiale kaq unike dhe në një sasi të tillë që ne i përdorim në punën tonë. Por teknologjitë e prodhimit të tyre janë zhvilluar në vendin tonë dhe po zhvillohen nga industria jonë. Ministri i Energjisë Atomike të Rusisë sugjeroi që të zhvillojmë një program pune për sintezën e elementeve të rinj për 5 vjet dhe ndamë një grant të veçantë për këto studime. Nga ana tjetër, duke punuar në Institutin e Përbashkët për Kërkime Bërthamore, ne bashkëpunojmë (dhe konkurrojmë) gjerësisht me laboratorët kryesorë në botë. Në kërkimin mbi sintezën e elementeve super të rëndë, ne kemi bashkëpunuar ngushtë për shumë vite me Laboratorin Kombëtar të Livermore (SHBA). Ky bashkëpunim jo vetëm që bashkon përpjekjet tona, por gjithashtu krijon kushtet në të cilat rezultatet eksperimentale përpunohen dhe analizohen nga të dy grupet në mënyrë të pavarur në të gjitha fazat e eksperimentit.
Për 5 vjet punë, gjatë ekspozimeve të gjata, një dozë rreth 2 × 10 20 jone (rreth 16 miligramë 48 Ca, të përshpejtuara në ~ 1/10 e shpejtësisë së dritës, kaluan nëpër shtresat e synuara). Në këto eksperimente u vu re formimi i izotopeve të 112÷118 elementeve (me përjashtim të elementit të 117-të) dhe u morën rezultatet e para mbi vetitë e zbërthimit të nuklideve të reja super të rënda. Paraqitja e të gjitha rezultateve do të merrte shumë hapësirë ​​dhe, për të mos lodhur lexuesin, do të kufizohemi në përshkrimin e vetëm eksperimentit të fundit mbi sintezën e elementeve 113 dhe 115 - të gjitha reagimet e tjera u studiuan në një mënyrë të ngjashme. . Por, përpara se të filloni këtë detyrë, do të ishte e përshtatshme të përshkruanim shkurtimisht konfigurimin eksperimental dhe të shpjegonim parimet bazë të funksionimit të konfigurimit tonë.

4. Vendosja e eksperimentit

Figura 5
Pamje skematike e instalimit për ndarjen e bërthamave të kthimit në eksperimente mbi sintezën e elementeve të rënda

Mendërisht, e gjithë sipërfaqja e detektorit mund të përfaqësohet si rreth 500 qeliza (pikselë) në të cilat zbulohen prishjet. Probabiliteti që dy sinjale të bien rastësisht në të njëjtin vend është 1/500, tre sinjale - 1/250000, e kështu me radhë. Kjo bën të mundur përzgjedhjen, me besueshmëri të madhe, nga një sasi e madhe produktesh radioaktive, ngjarje shumë të rralla të prishjeve të njëpasnjëshme gjenetike të bërthamave super të rënda, edhe nëse ato formohen në një sasi jashtëzakonisht të vogël (~ 1 atom/muaj).

5. Rezultatet eksperimentale

Për të treguar instalimin “në veprim”, si shembull, do të përshkruajmë më hollësisht eksperimentet mbi sintezën e elementit 115 të formuar në reaksionin e shkrirjes bërthamore 243 Am (Z=95) + 48 Ca (Z=20 ) → 291 115.
Sinteza e një bërthame Z-tek është tërheqëse sepse prania e një protoni ose neutroni të rastësishëm redukton ndjeshëm probabilitetin e ndarjes spontane dhe numri i tranzicioneve të njëpasnjëshme alfa do të jetë më i madh (zinxhirë të gjatë) sesa në rastin e prishjes së çiftit. edhe bërthamat. Për të kapërcyer barrierën e Kulombit, 48 jone Ca duhet të kenë një energji E > 236 MeV. Nga ana tjetër, nëse plotësohet ky kusht, nëse energjia e rrezes është e kufizuar në E=248 MeV, atëherë energjia termike e përbërjes së bërthamës 291 115 do të jetë rreth 39 MeV; ftohja e tij do të ndodhë nëpërmjet emetimit të 3 neutroneve dhe rrezeve gama. Atëherë produkti i reaksionit do të jetë izotopi 115 i elementit me numrin e neutroneve N=173. Pasi të ketë fluturuar nga shtresa e synuar, një atom i një elementi të ri do të kalojë përmes një ndarësi të akorduar për ta kaluar atë dhe për të hyrë në detektor. Ngjarjet e mëtejshme zhvillohen siç tregohet në Fig.6. 80 mikrosekonda pasi bërthama e kthimit ndalon në detektorin ballor, sistemi i marrjes së të dhënave merr sinjale në lidhje me kohën e mbërritjes, energjinë dhe koordinatat (numri i shiritit dhe pozicioni në të). Vini re se ky informacion ka shenjën "TOF" (ka ardhur nga ndarësi). Nëse brenda 10 sekondave nga i njëjti vend në sipërfaqen e detektorit vjen një sinjal i dytë me energji më të madhe se 9,8 MeV, pa shenjë "TOF" (d.m.th., nga prishja e një atomi të implantuar), rrezja fiket dhe e gjithë prishja e mëtejshme regjistrohet në kushtet e mungesës pothuajse të plotë të sfondit. Siç mund të shihet në grafikun e sipërm të figurës 6, pas dy sinjaleve të para - nga bërthama e kthimit dhe grimca e parë alfa - për një kohë prej rreth 20 s. pas fikjes së rrezes, pasuan 4 sinjale të tjera, pozicionet e të cilave, me një saktësi ± 0,5 mm, përkojnë me sinjalet e mëparshme. Për 2.5 orët e ardhshme detektori ishte i heshtur. Fision spontan në të njëjtin brez dhe në të njëjtin pozicion u regjistrua vetëm të nesërmen, 28.7 orë më vonë, në formën e dy sinjaleve nga fragmentet e ndarjes me një energji totale prej 206 MeV.
Zinxhirë të tillë u regjistruan tre herë. Ata të gjithë kanë të njëjtën formë (6 gjenerata të bërthamave në familjen radioaktive) dhe janë në përputhje me njëri-tjetrin si në energjinë e grimcave alfa ashtu edhe në kohën e shfaqjes së tyre, duke marrë parasysh ligjin eksponencial të zbërthimit bërthamor. Nëse efekti i vëzhguar i referohet, siç pritej, zbërthimit të izotopit të elementit të 115-të me masë 288, i cili formohet pasi përbërja avullohet nga bërthama prej 3 neutronesh, atëherë me një rritje të energjisë së 48Ca rreze jonike me vetëm 5 MeV, ajo duhet të ulet me 5-6 herë. Në të vërtetë, në E = 253 MeV, efekti mungonte. Por këtu u vu re një zinxhir tjetër, më i shkurtër, i kalbjes, i përbërë nga katër grimca alfa (besojmë se kishte edhe 5 të tilla, por grimca e fundit alfa fluturoi nga dritarja e hapur) me një kohëzgjatje prej vetëm 0,4 s. Një zinxhir i ri prishjesh përfundoi pas - 1.5 orë me ndarje spontane. Natyrisht, ky është zbërthimi i një bërthame tjetër, me një probabilitet të lartë të një izotopi fqinj të elementit 115 me masë 287, i formuar në një reaksion shkrirjeje me emetimin e 4 neutroneve. Zinxhiri i zbërthimeve të njëpasnjëshme të izotopit tek-tek Z=115, N=173 është paraqitur në grafikun e poshtëm të figurës 6, ku gjysma e llogaritur e nukleideve super të rënda me numër të ndryshëm protonesh dhe neutronesh janë paraqitur në formë të një harte konturore. Ai tregon gjithashtu zbërthimin e një izotopi tjetër, tek-tek më të lehtë të elementit të 111-të me numrin e neutroneve N = 161 të sintetizuar në reaksionin 209 Bi + 64 Ni në Laboratorin Gjerman - GSI (Darmstadt) dhe më pas në Japonez - RIKEN. (Tokio).

Figura 6
Eksperiment mbi sintezën e elementit 115 në reaksionin 48 Ca + 243 At.
Figura e sipërme tregon kohët e shfaqjes së sinjaleve pas implantimit në detektorin e një bërthame kthimi (R). Sinjalet nga regjistrimi i grimcave alfa janë të shënuara me të kuqe, sinjalet nga ndarja spontane janë të shënuara me të gjelbër. Si shembull, për një nga tre ngjarjet, koordinatat e pozicionit (në mm) të të 7 sinjaleve nga zinxhiri i zbërthimit R →α 1 → α 2 → α 3 → α 4 → α 5 → SF e regjistruar në shiritin nr. 4. Në figurën e poshtme janë paraqitur vargjet e zbërthimit të bërthamave me Z=111, N=161 dhe Z=115, N=173. Linjat konturore që përcaktojnë rajonet e bërthamave me gjysmë jetë të ndryshme (shkallë të ndryshme errësimi) janë parashikime të teorisë mikroskopike.

Para së gjithash, duhet theksuar se gjysma e jetës së bërthamave në të dyja rastet janë në përputhje të mirë me parashikimet teorike. Pavarësisht se izotopi 288 115 është 11 neutrone larg shtresës së neutronit N=184, izotopet e elementeve 115 dhe 113 kanë një jetëgjatësi relativisht të gjatë (përkatësisht T 1/2 ~ 0,1 s dhe 0,5 s).
Pas pesë zbërthimeve alfa, formohet izotopi 105 i elementit - dubnium (Db) me N=163, qëndrueshmëria e të cilit përcaktohet nga një guaskë tjetër e mbyllur N=162. Forca e kësaj guaske demonstrohet nga ndryshimi i madh në gjysmë-jetën e dy izotopeve Db që ndryshojnë nga njëri-tjetri me vetëm 8 neutrone. Vëmë re edhe një herë se në mungesë të një strukture (predha bërthamore), të gjithë izotopët me 105÷115 elementë do të duhej të përjetonin ndarje spontane në një kohë prej ~ 10 -19 s.

(përvojë kimike)

Në shembullin e përshkruar më sipër, vetitë e izotopit jetëgjatë 268 Db, i cili mbyll zinxhirin e zbërthimit të elementit të 115-të, janë me interes të pavarur.
Sipas ligjit periodik, elementi i 105-të është në rreshtin e pestë. Është, siç mund të shihet në Fig. 7, një homolog kimik i niobiumit (Nb) dhe tantalit (Ta) dhe ndryshon në vetitë kimike nga të gjithë elementët më të lehtë - aktinidet (Z = 90 ÷ 103) që përfaqësojnë një grup të veçantë në tabelë. D.I. Mendelejevi. Për shkak të gjysmë-jetës së gjatë, ky izotop i elementit të 105-të mund të ndahet nga të gjitha produktet e reaksionit. metodë radiokimike me matjen e mëvonshme të zbërthimit të tij - ndarje spontane. Ky eksperiment jep një identifikim të pavarur të numrit atomik të bërthamës përfundimtare (Z = 105) dhe të gjitha nuklideve të formuara në zbërthimet e njëpasnjëshme alfa të elementit të 115-të.
Në një eksperiment kimik, nuk ka nevojë të përdoret një ndarës mbrapsht. Ndarja e produkteve të reaksionit sipas numrit të tyre atomik kryhet me metoda të bazuara në ndryshimin në vetitë e tyre kimike. Prandaj, këtu është përdorur një metodë më e thjeshtuar. Produktet e reagimit që iknin nga objektivi u futën në një kolektor bakri të vendosur në rrugën e lëvizjes së tyre në një thellësi prej 3-4 mikron. Pas 20-30 orësh rrezatimi, koleksioni u shpërbë. Nga tretësira u izolua një pjesë e transaktinideve - elementet Z > 104 - a nga ky fraksion, më pas elementë të rreshtit të 5-të - Db, të shoqëruar nga homologët e tyre kimikë Nb dhe Ta. Këta të fundit u shtuan si "shënues" në tretësirë ​​përpara ndarjes kimike. Një pikëz e një solucioni që përmban Db u depozitua në një substrat të hollë, u tha dhe më pas u vendos midis dy detektorëve gjysmëpërçues që regjistronin të dy fragmentet e ndarjes spontane. I gjithë asambleja u vendos me radhë në një detektor neutron, i cili përcaktoi numrin e neutroneve të emetuara nga fragmentet gjatë ndarjes bërthamore Db.
Në qershor 2004, u kryen 12 eksperimente identike (S. N. Dmitriev et al.), në të cilat u regjistruan 15 ngjarje të ndarjes spontane të Db. Fragmentet spontane të ndarjes Db kanë një energji kinetike prej rreth 235 MeV; mesatarisht, rreth 4 neutrone emetohen për çdo ngjarje të ndarjes. Karakteristikat e tilla janë të natyrshme në ndarjen spontane të një bërthame mjaft të rëndë. Kujtojmë se për 238 U këto vlera janë përkatësisht rreth 170 MeV dhe 2 neutrone.
Eksperimenti kimik konfirmon rezultatet e eksperimentit fizik: bërthamat e elementit të 115 të formuar në reaksionin 243 Am + 48 Ca si rezultat i pesë zbërthimeve të njëpasnjëshme alfa: Z = 115 → 113 → 111 → 109 → 107 → 105 me të vërtetë çojnë deri te formimi i një bërthame jetëgjatë spontanisht të zbërthyer me numër atomik 105. Në këto eksperimente, si produkt bijë i zbërthimit alfa të elementit të 115-të, u sintetizua edhe një element tjetër i panjohur më parë me numër atomik 113.

Figura 7
Eksperimente fizike dhe kimike mbi studimin e vetive radioaktive të elementit të 115-të.
Në reaksionin 48 Ca + 243 At, duke përdorur një konfigurim fizik, u tregua se pesë të njëpasnjëshme
alfa - zbërthimet e izotopit 288 115 çojnë në izotopin jetëgjatë të elementit të 105-të - 268 Db, i cili
ndahet spontanisht në dy fragmente. Në një eksperiment kimik, u përcaktua se një bërthamë me numër atomik 105 përjeton ndarje spontane.

6. Pamja e madhe dhe e ardhmja

perspektivat

Tani detyra është të studiojmë më në detaje strukturën bërthamore dhe atomike të elementeve të rinj, gjë që është shumë problematike, kryesisht për shkak të rendimentit të ulët të produkteve të reaksionit të dëshiruar. Për të rritur numrin e atomeve të elementeve tepër të rëndë, është e nevojshme të rritet intensiteti i rrezes së joneve 48 Ca dhe të rritet efikasiteti i metodave fizike. Modernizimi i përshpejtuesit të joneve të rënda, i planifikuar për vitet e ardhshme, duke përdorur të gjitha arritjet më të fundit në teknologjinë e përshpejtuesit, do të na lejojë të rrisim intensitetin e rrezes jonike me rreth 5 herë. Zgjidhja e pjesës së dytë kërkon një ndryshim thelbësor në vendosjen e eksperimenteve; mund të gjendet në krijimin e një teknike të re eksperimentale të bazuar në vetitë e elementeve super të rëndë.

Figura 8
Harta e nuklideve të elementeve të rënda dhe super të rënda.
Për bërthamat brenda ovaleve që korrespondojnë me reaksione të ndryshme të shkrirjes (treguar në figurë), tregohen gjysma e jetës dhe energjitë e grimcave alfa të emetuara (katrore të verdhë). Të dhënat paraqiten në hartën konturore të rajonit ndarës sipas kontributit të efektit të predhave bërthamore në energjinë lidhëse të bërthamës. Në mungesë të një strukture bërthamore, e gjithë fusha do të ishte e bardhë. Ndërsa errësohet, efekti i predhave rritet. Dy breza ngjitur ndryshojnë me vetëm 1 MeV. Sidoqoftë, kjo është e mjaftueshme për të rritur ndjeshëm stabilitetin e bërthamave në lidhje me ndarjen spontane, si rezultat i të cilit nuklidet e vendosura pranë numrave "magjikë" të protoneve dhe neutroneve përjetojnë kryesisht zbërthimin alfa. Nga ana tjetër, në izotopet e elementeve 110 dhe 112, një rritje e numrit të neutroneve me 8 njësi atomike çon në një rritje të periudhave të kalbjes alfa të bërthamave me më shumë se 10 5 herë.

Parimi i funksionimit të instalimit operativ - një ndarës kinematik i bërthamave të kthimit (Fig. 5) bazohet në ndryshimin në karakteristikat kinematike të llojeve të ndryshme të reaksioneve. Produktet e reaksionit të shkrirjes së bërthamave të synuara dhe 48 Ca me interes për ne fluturojnë jashtë objektivit në drejtimin përpara, në një kon të ngushtë këndor ± 3 0 me një energji kinetike prej rreth 40 MeV. Duke kufizuar trajektoret e bërthamave të kthimit, duke marrë parasysh këto parametra, ne jemi pothuajse plotësisht të shkëputur nga tufa e joneve, e shtypim sfondin e nënprodukteve të reaksionit me 10 4 ÷ 10 6 herë dhe dërgojmë atome të elementeve të rinj në detektor me një efikasitet prej rreth 40% në 1 mikrosekondë. Me fjalë të tjera, ndarja e produkteve të reagimit ndodh "në fluturim".

Figura 8 Instalimi MASHA
Figura e sipërme tregon diagramin ndarës dhe parimin e funksionimit të tij. Bërthamat e kthimit të emetuara nga shtresa e synuar ndalojnë në kolektorin e grafitit në një thellësi prej disa mikrometrash. Për shkak të temperaturës së lartë të kolektorit, ato shpërndahen në dhomën e burimit të joneve, tërhiqen nga plazma, përshpejtohen nga fusha elektrike dhe analizohen në masë nga fushat magnetike në drejtim të detektorit. Në këtë dizajn, masa e një atomi mund të përcaktohet me një saktësi prej 1/3000. Figura më poshtë tregon një pamje të përgjithshme të instalimit.

Por për të marrë një selektivitet të lartë të instalimit, është e rëndësishme të ruani, "mos njollosni" parametrat kinematikë - këndet e nisjes dhe energjinë e bërthamave të kthimit. Për shkak të kësaj, është e nevojshme të përdoren shtresa të synuara me trashësi jo më shumë se 0,3 mikrometra - afërsisht tre herë më pak se sa është e nevojshme për të marrë një rendiment efektiv të një bërthame super të rëndë me një masë të caktuar, ose 5-6 herë më pak kur ajo vjen deri te sinteza e dy izotopeve të një elementi të caktuar ngjitur në masë. Për më tepër, për të marrë të dhëna për numrin masiv të izotopeve të një elementi super të rëndë, është e nevojshme të kryhen një seri eksperimentesh të gjata dhe të mundimshme - të përsëriten matjet në energji të ndryshme të rrezes jonike 48Ca.
Në të njëjtën kohë, siç vijon nga eksperimentet tona, atomet e sintetizuara të elementeve super të rëndë kanë gjysmë jetë që tejkalojnë ndjeshëm shpejtësinë e ndarësit kinematik. Prandaj, në shumë raste, nuk ka nevojë të ndahen produktet e reagimit në një kohë kaq të shkurtër. Pastaj është e mundur të ndryshohet parimi i funksionimit të instalimit dhe të kryhet ndarja e produkteve të reagimit në disa faza.
Skema e instalimit të ri është paraqitur në Fig.9. Pas implantimit të bërthamave të kthimit në një kolektor të ngrohur në një temperaturë prej 2000 0 C, atomet shpërndahen në plazmën e burimit të joneve, jonizohen në plazmë në një ngarkesë q = 1 +, tërhiqen nga burimi nga një fusha elektrike, e ndarë me masë në fusha magnetike të një profili të veçantë dhe, së fundi, regjistrohet (sipas llojit të kalbjes) nga detektorë të vendosur në rrafshin fokal. E gjithë procedura mund të zgjasë, sipas vlerësimeve, nga të dhjetat e sekondës deri në disa sekonda, në varësi të kushteve të temperaturës dhe vetive fiziko-kimike të atomeve të ndara. Duke i dhënë shpejtësi ndaj ndarësit kinematik, njësia e re është MASHA (shkurtim i emrit të plotë Analizues masiv i atomeve super të rënda) - do të rrisë efikasitetin e punës me rreth 10 herë dhe do të japë, së bashku me vetitë e kalbjes, një matje të drejtpërdrejtë të masës së bërthamave tepër të rënda.
Falë një granti të akorduar nga Guvernatori i Rajonit të Moskës B.V. Gromov për të krijuar këtë instalim, ai u projektua dhe u prodhua në një kohë të shkurtër - në 2 vjet, u testua dhe gati për funksionim. Pas rikonstruksionit të përshpejtuesit, me instalimin MASHA. ne do të zgjerojmë ndjeshëm kërkimin tonë në vetitë e nuklideve të reja dhe do të përpiqemi të shkojmë më tej në rajonin e elementeve më të rëndë.

(kërkimi për elementë tepër të rëndë në natyrë)

Një anë tjetër e problemit të elementëve tepër të rëndë lidhet me prodhimin e nuklideve me jetë më të gjatë. Në eksperimentet e përshkruara më sipër, ne iu afruam vetëm skajit të "ishullit", gjetëm një ngritje të pjerrët, por jemi ende larg majës së tij, ku bërthamat mund të jetojnë për mijëra dhe, ndoshta, edhe miliona vjet. Ne nuk kemi mjaft neutrone në bërthamat e sintetizuara për t'iu afruar guaskës N=184. Sot, kjo është e paarritshme - nuk ka reagime që do të bënin të mundur marrjen e nuklideve të tilla të pasura me neutron. Ndoshta, në një të ardhme të largët, fizikanët do të jenë në gjendje të përdorin rreze intensive të joneve radioaktive, me një numër neutronesh më të madh se ai i 48 bërthamave Ca. Projekte të tilla tani po diskutohen gjerësisht, deri më tani pa prekur kostot e nevojshme për krijimin e gjigantëve të tillë përshpejtues.

Sidoqoftë, mund të përpiqeni t'i qaseni këtij problemi nga ana tjetër.

Nëse supozojmë se bërthamat më të rënda me jetëgjatësi kanë një gjysmë jetëgjatësi prej 10 5 ÷ 10 6 vjet (nuk ndryshon shumë nga parashikimet e teorisë, e cila gjithashtu bën vlerësimet e saj me një saktësi të caktuar), atëherë është e mundur që ato mund të zbulohen në rrezet kozmike - dëshmitarë të elementeve të formimit në planetë të tjerë, më të rinj të Universit. Nëse bëjmë një supozim edhe më të fortë se gjysma e jetës së "qindvjeçarëve" mund të jetë dhjetëra miliona vjet ose më shumë, atëherë ata mund të jenë të pranishëm në Tokë, duke mbijetuar në sasi shumë të vogla që nga momenti kur elementët u formuan në sistemi diellor deri në ditët e sotme.
Ndër kandidatët e mundshëm, ne preferojmë izotopet e elementit të 108-të (Hs) bërthamat e të cilit përmbajnë rreth 180 neutrone. Eksperimentet kimike të kryera me izotopin jetëshkurtër 269 Hs (T 1/2 ~ 9 s) treguan se elementi 108, siç pritej, sipas Ligjit Periodik, është homologu kimik i elementit 76 - osmium (Os).

Figura 10
Instalimi për regjistrimin e një blic neutron nga ndarja spontane e bërthamave gjatë zbërthimit të elementit 108. (Laboratori nëntokësor në Modan, Francë)

Pastaj një mostër e osmiumit metalik mund të përmbajë elementin Eka(Os) në sasi shumë të vogla. Prania e Eka(Os) në osmium mund të përcaktohet nga zbërthimi i tij radioaktiv. Ndoshta një mëlçi shumë e rëndë do të përjetojë ndarje spontane, ose ndarje spontane do të ndodhë pas kalbjes së mëparshme alfa ose beta (një lloj transformimi radioaktiv në të cilin një nga neutronet e bërthamës kthehet në një proton) të një vajze më të lehtë dhe më jetëshkurtër ose bërthama e mbesës. Prandaj, në fazën e parë, është e mundur të krijohet një eksperiment për të regjistruar ngjarje të rralla të ndarjes spontane të një kampioni osmiumi. Një eksperiment i tillë është duke u përgatitur. Matjet do të nisin në fund të këtij viti dhe do të zgjasin 1-1.5 vjet. Prishja e një bërthame shumë të rëndë do të regjistrohet nga një blic neutron që shoqëron ndarjen spontane. Për të mbrojtur objektin nga sfondi i neutroneve të krijuara nga rrezet kozmike, matjet do të kryhen në një laborator nëntokësor që ndodhet nën Alpe në mes të tunelit që lidh Francën me Italinë në një thellësi që korrespondon me ujin 4000 metra. shtresë ekuivalente.
Nëse gjatë vitit të matjeve vërehet të paktën një ngjarje e ndarjes spontane të një bërthame super të rëndë, atëherë kjo do të korrespondojë me një përqendrim të elementit 108 në kampionin Os prej rreth 5. × 10 -15 g / g, duke supozuar se gjysma e jetës së tij është 10 9 vjet. Një vlerë kaq e vogël është vetëm 10 -16 e përqendrimit të uraniumit në koren e tokës.
Megjithë ndjeshmërinë ultra të lartë të eksperimentit, shanset për të zbuluar relikte, nuklide super të rënda janë të vogla. Por çdo kërkim shkencor ka gjithmonë një shans të vogël ... Asnjë efekt nuk do të japë një kufi të sipërm në gjysmën e jetës së një mëlçie të gjatë në nivelin T 1/2 ≤ 3× 10 7 vjeç. Jo aq mbresëlënëse, por e rëndësishme për të kuptuar vetitë e bërthamave në rajonin e ri të stabilitetit të elementeve super të rëndë.

Rezultatet e kërkimit për \"elementë të qëndrueshëm\". Rreth elementeve teper te rende Elementë tepër të rëndë në ishullin e stabilitetit Studimi teorik dhe eksperimental i qëndrueshmërisë së bërthamës u dha fizikantëve sovjetikë një arsye për të rishikuar metodat e përdorura deri më tani. metodat për prodhimin e transuraniumeve të rënda. Në Dubna, ata vendosën të shkonin në rrugë të reja dhe të merrnin si objektiv plumbi Dhe bismut. Bërthama, si atomi në tërësi, ka struktura e guaskës. Bërthamat atomike që përmbajnë 2-8-20-28-50-82-114-126-164 protone (d.m.th., bërthamat e atomeve me një numër të tillë serik) dhe 2-8-20-28-50-82-126- 184-196- 228-272-318 neutronet për shkak të strukturës së plotë të predhave të tyre. Vetëm kohët e fundit këto pikëpamje janë konfirmuar nga llogaritjet kompjuterike. Një stabilitet i tillë i pazakontë ra në sy, para së gjithash, kur studioi bollëkun e elementeve të caktuara në hapësirë. izotopet, që kanë këta numra bërthamorë, quhen magji. Izotopi i bismutit 209 Bi, i cili ka 126 neutrone, është një nuklid kaq magjik. Këtu përfshihen edhe izotopet. oksigjen, kalcium, kallaj. Ato janë dy herë magjike: për heliumin - izotopi 4 He (2 protone, 2 neutrone), për kalciumin - 48 Ca (20 protone, 28 neutrone), për plumbin - 208 Pb (82 protone, 126 neutrone). Ato dallohen nga një forcë shumë e veçantë e bërthamës. Duke përdorur burime jonike të një lloji të ri dhe përshpejtues më të fuqishëm të joneve të rënda - njësitë U-200 dhe U-300 u çiftuan në Dubna, grupi i G. N. Flerov dhe Yu. Ts. Oganesyan së shpejti filloi të kishte rrjedha e rëndë e joneve me energji të jashtëzakonshme. Për të arritur shkrirjen bërthamore, fizikanët sovjetikë hodhën jone kromi 280 MeV në objektivat e bërë nga plumbi dhe bismuti. Çfarë mund të ndodhë? Në fillim të vitit 1974, shkencëtarët atomik në Dubna regjistruan 50 raste gjatë një bombardimi të tillë, duke treguar formimi i elementit të 106-të, e cila, megjithatë, prishet pas 10 -2 s. Këto 50 bërthama atomike u formuan sipas skemës: 208 Pb + 51 Cr = 259 X Pak më vonë, Ghiorso dhe Seaborg në laboratorin Lawrence Berkeley raportuan se ata kishin sintetizuar një izotop të një të re, 106 th, element me numër masiv 263 duke bombarduar me jone oksigjeni kalifornium-249 në aparatin Super-HILAC. Cili do të jetë emri i elementit të ri? Duke lënë mënjanë dallimet e së kaluarës, dy grupet në Berkeley dhe Dubna, duke konkurruar në konkurrencën shkencore, këtë herë arritën në një konsensus. Është shumë herët për të folur për emra, tha Hovhannisyan. Dhe Ghiorso shtoi se u vendos që të përmbahej nga çdo propozim për emrin e elementit të 106-të deri në sqarimin e situatës. Nga fundi i vitit 1976, Laboratori i Reaksioneve Bërthamore në Dubna përfundoi një seri eksperimentesh mbi sintezën e elementit të 107-të; " magjike"Bismut-209. Kur bombardohej me jone kromi me një energji prej 290 MeV, ai u shndërrua në një izotop 107 -elementi: 209 Bi + 54 Cr = 261 X + 2 n Elementi i 107-të prishet spontanisht me një gjysmë jetë prej 0,002 s dhe, përveç kësaj, lëshon grimca alfa. Gjysma e jetës prej 0,01 dhe 0,002 s të gjetura për elementët e 106-të dhe të 107-të na bënë të kujdesshëm. Në fund të fundit, ato rezultuan të ishin disa renditje të madhësisë më të mëdha se sa parashikuan llogaritjet kompjuterike. Ndoshta elementi i 107-të tashmë është prekur dukshëm nga afërsia e numrit magjik pasues të protoneve dhe neutroneve - 114, gjë që rrit stabilitetin? Nëse po, atëherë ekzistonte një shpresë për të marrë izotope jetëgjatë të elementit 107, për shembull, duke granatuar berkelium jonet neoni. Llogaritjet kanë treguar se izotopi i pasur me neutron i formuar nga ky reaksion duhet të ketë një gjysmë jetë më të madhe se 1 s. Kjo do të na lejojë të studiojmë vetitë kimike të elementit të 107-të - ekaria. Izotopi më jetëgjatë i transuraniumit të parë, elementi 93, neptunium-237, ka një gjysmë jetëgjatësi prej 2,100,000 vjet; izotopi më i qëndrueshëm i elementit të 100-të - fermium-257 - vetëm 97 ditë. Duke u nisur nga elementi i 104-të gjysmë-jete janë vetëm fraksione të sekondës. Prandaj, dukej se nuk kishte absolutisht asnjë shpresë për zbulimin e këtyre elementeve. Pse nevojiten kërkime të mëtejshme? Albert Ghiorso, specialisti kryesor i SHBA-së për transuranikën, tha një herë në lidhje me këtë: " Arsyeja për të vazhduar kërkimin për elementë të mëtejshëm është thjesht kënaqësia e kuriozitetit njerëzor - çfarë ndodh rreth kthesës tjetër të rrugës? Megjithatë, kjo, natyrisht, nuk është vetëm një kuriozitet shkencor, por Ghiorso e bëri të qartë se sa e rëndësishme është vazhdimi i një kërkimi të tillë themelor. Në vitet 1960, teoria e numrave bërthamorë magjikë fitoi gjithnjë e më shumë rëndësi. Në "detin e paqëndrueshmërisë" shkencëtarët po përpiqeshin dëshpërimisht të gjenin një shpëtim " ishulli i stabilitetit relativ", mbi të cilën mund të mbështetej fort këmba e studiuesit të atomit. Edhe pse ky ishull ende nuk është zbuluar, "koordinatat" e tij dihen: elementi 114, shfajësoj, konsiderohet të jetë qendra e një rajoni të madh stabiliteti. Izotopi 298 i elementit 114 ka qenë prej kohësh një temë e polemikave shkencore sepse, me 114 protone dhe 184 neutrone, është një nga ato bërthamat atomike dyfish magjike që parashikohet të zgjasë. Por çfarë do të thotë jetëgjatësi? Llogaritjet paraprake tregojnë se gjysma e jetës me lëshimin e grimcave alfa varion nga 1 deri në 1000 vjet, dhe në lidhje me ndarjen spontane - nga 10 8 në 10 16 vjet. Luhatje të tilla, siç theksojnë fizikanët, shpjegohen me afërsinë e "kimisë kompjuterike". Gjysmë jetë shumë inkurajuese parashikohen për ishullin e ardhshëm të stabilitetit, elementi 164, çorientoj. Izotopi i elementit të 164-të me një numër masiv prej 482 është gjithashtu dyfish magjik: bërthama e tij formohet nga 164 protone dhe 318 neutrone. Shkenca është e interesuar dhe e drejtë elemente magjike super të rënda, si izotopi 294 i elementit 110 ose izotopi 310 i elementit 126, secili përmban 184 neutrone. Është e mahnitshme se si studiuesit i mashtrojnë këto elemente imagjinare mjaft seriozisht, sikur ato tashmë ekzistojnë. Gjithnjë e më shumë të dhëna të reja po nxirren nga kompjuteri dhe tashmë dihet me siguri se çfarë vetitë - bërthamore, kristalografike dhe kimike - duhet të kenë këta elementë tepër të rëndë. Në literaturën e specializuar po grumbullohen të dhëna të sakta për elementë që njerëzit mund t'i zbulojnë pas 50 vjetësh. Aktualisht, shkencëtarët bërthamorë po udhëtojnë në detin e paqëndrueshmërisë në pritje të zbulimeve. Pas tyre ishte një tokë e fortë: një gadishull me elementë radioaktivë natyralë, të shënuar nga kodra toriumi dhe uraniumi, dhe një tokë e fortë e gjerë me të gjithë elementët dhe majat e tjera. plumb, kallaj Dhe kalciumit. Detarët e guximshëm kanë qenë prej kohësh në det të hapur. Në një vend të papritur, ata gjetën një cekët: elementët e hapur 106 dhe 107 janë më të qëndrueshëm se sa pritej. Vitet e fundit, ne kemi lundruar në detin e paqëndrueshmërisë për një kohë të gjatë, argumenton G. N. Flerov, dhe befas, në momentin e fundit, ne ndjemë tokën nën këmbët tona. Shkëmb i rastësishëm nënujor? Apo një breg rëre i një ishulli të shumëpritur të qëndrueshmërisë? Nëse e dyta është e saktë, atëherë ne kemi një mundësi reale për të krijuar sistem i ri periodik i elementëve të qëndrueshëm super të rëndë me veti të mahnitshme. Pasi u bë e njohur hipoteza e elementeve të qëndrueshme pranë numrave serialë 114, 126, 164, studiuesit në mbarë botën u hodhën mbi këto " tepër i rëndë"atomet. Disa prej tyre, me gjysëm jetë të gjata gjoja, shpresonin të gjendeshin në Tokë ose në Hapësirë, të paktën në formën e gjurmëve. Në fund të fundit, kur u ngrit sistemi ynë diellor, edhe këta elementë ekzistonin, si gjithë të tjerët. Gjurmët e elementeve tepër të rënda- çfarë duhet kuptuar me këtë? Si rezultat i aftësisë së tyre për t'u ndarë në mënyrë spontane në dy fragmente bërthamore me një masë dhe energji të madhe, këto transuranë duhet të kishin lënë gjurmë të dallueshme të shkatërrimit në lëndën e afërt. Gjurmë të ngjashme mund të shihen në minerale nën një mikroskop pasi ato janë gdhendur. Me ndihmën e kësaj metode të gjurmëve të shkatërrimit, tani është e mundur të gjurmohet ekzistenca e elementeve të vdekur prej kohësh. Nga gjerësia e gjurmëve të mbetura, mund të vlerësohet edhe numri rendor i elementit - gjerësia e gjurmës është proporcionale me katrorin e ngarkesës bërthamore. Elementë "të gjallë" ende shumë të rëndë shpresohet të zbulohen gjithashtu, bazuar në faktin se ato lëshojnë vazhdimisht neutrone. Gjatë procesit spontan të ndarjes, këta elementë lëshojnë deri në 10 neutrone. Gjurmët e elementeve tepër të rëndë u kërkuan në nyjet e manganit nga thellësitë e oqeanit, si dhe në ujërat pas shkrirjes së akullnajave të deteve polare. Deri tani pa dobi. G. N. Flerov dhe bashkëpunëtorët e tij ekzaminuan gotën e plumbit të një vitrine të lashtë të shekullit të 14-të, një kavanoz Leiden të shekullit të 19-të dhe një vazo të bërë me kristal plumbi të shekullit të 18-të. Së pari, u vunë në dukje disa gjurmë të ndarjes spontane shfajësoj- Elementi i 114-të. Megjithatë, kur shkencëtarët e Dubna përsëritën matjet e tyre me një detektor neutron shumë të ndjeshëm në minierën më të thellë të kripës në Bashkimin Sovjetik, ata nuk morën një rezultat pozitiv. Rrezatimi kozmik, i cili, me sa duket, shkaktoi efektin e vëzhguar, nuk mund të depërtonte në një thellësi të tillë. Në vitin 1977, profesor Flerov sugjeroi që ai më në fund kishte zbuluar " sinjale të reja transuranium“Kur studion ujërat e thella termale të Gadishullit Cheleken në Detin Kaspik. Megjithatë, numri i rasteve të raportuara ishte shumë i vogël për një detyrë të qartë. Një vit më vonë, grupi i Flerov regjistroi 150 ndarje spontane në muaj. Këto të dhëna u morën kur punoni me një shkëmbyes jonesh të mbushur me një transuranium të panjohur nga ujërat termale. Flerov vlerësoi se gjysma e jetës së elementit të pranishëm, të cilin ai ende nuk kishte mundur ta izolonte, ishte miliarda vjet. Studiues të tjerë kanë shkuar në drejtime të tjera. Profesor Fowler dhe bashkëpunëtorët e tij në Universitetin e Bristolit ndërmorën eksperimente me balona në lartësi të mëdha. Me ndihmën e detektorëve të sasive të vogla të bërthamave, u zbuluan zona të shumta me ngarkesa bërthamore që i kalonin 92. Studiuesit britanikë besonin se një nga gjurmët tregon edhe elementët 102 ... 108. Më vonë ata bënë një ndryshim: elementi i panjohur ka numrin serial 96 ( kuriumi). Si hyjnë këto grimca super të rënda në stratosferën e globit? Deri më tani, janë paraqitur disa teori. Sipas tyre, atomet e rënda duhet të lindin nga shpërthimet e supernovës ose proceset e tjera astrofizike dhe të arrijnë në Tokë në formën e rrezatimit kozmik ose pluhurit - por vetëm pas 1000 - 1.000.000 vjetësh. Këto rënie kozmike aktualisht po kërkohen si në atmosferë ashtu edhe në sedimentet e thella të detit. Pra, elementët super të rëndë mund të jenë në rrezatim kozmik? Vërtetë, sipas shkencëtarëve amerikanë që ndërmorën eksperimentin Skylab në 1975, kjo hipotezë nuk u konfirmua. Në një laborator hapësinor që rrethonte Tokën, u instaluan detektorë që thithin grimcat e rënda nga hapësira; u gjetën vetëm gjurmët e elementëve të famshëm. Pluhuri hënor i sjellë në Tokë pas uljes së parë në hënë në vitin 1969 u ekzaminua jo më pak me kujdes për praninë e elementeve super të rëndë. Kur u gjetën gjurmë të grimcave "jetëgjata" deri në 0.025 mm, disa studiues menduan se ato mund t'i atribuoheshin elementeve 110 - 119. Rezultate të ngjashme u morën nga studimet e përbërjes anormale izotopike të ksenonit të gazit fisnik që përmbahet në mostra të ndryshme meteorësh. Fizikanët shprehën mendimin se ky efekt mund të shpjegohet vetëm me ekzistencën e elementeve super të rëndë. Shkencëtarët sovjetikë në Dubna, të cilët analizuan 20 kg meteorit Allende që ra në Meksikë në vjeshtën e vitit 1969, si rezultat i një vëzhgimi tre mujor, ishin në gjendje të zbulonin disa çarje spontane. Megjithatë, pasi u vërtetua se "natyrore" plutonium-244, e cila dikur ishte pjesë përbërëse e sistemit tonë diellor, lë gjurmë krejtësisht të ngjashme, interpretimi filloi të realizohej më me kujdes. Një shekull e gjysmë më parë, kur Dmitry Ivanovich Mendeleev zbuloi Ligjin Periodik, njiheshin vetëm 63 elementë. Të renditura në një tabelë, ato zbërtheheshin lehtësisht në periudha, secila prej të cilave hapet me metale alkali aktive dhe përfundon (siç doli më vonë) me gaze fisnike inerte. Që atëherë, tabela periodike pothuajse është dyfishuar në madhësi, dhe me çdo zgjerim, Ligji Periodik është konfirmuar vazhdimisht. Rubidiumi është po aq i ngjashëm me kaliumin dhe natriumin sa ksenoni me kriptonin dhe argonin, poshtë karbonit është silici, i cili në shumë mënyra është i ngjashëm me të... Sot dihet se këto veti përcaktohen nga numri i elektroneve që rrotullohen rreth atomit. bërthama. Ata mbushin një nga një "predhat energjike" të atomit, si spektatorë që zënë vendet e tyre me radhë në rreshtat e tyre në teatër: e fundit do të përcaktojë vetitë kimike të të gjithë elementit. Një atom me një shtresë të fundit të mbushur plotësisht (si heliumi me dy elektronet e tij) do të jetë inert; një element me një elektron "shtesë" mbi të (si natriumi) do të formojë në mënyrë aktive lidhje kimike. Numri i elektroneve të ngarkuar negativisht në orbita lidhet me numrin e protoneve pozitive në bërthamën e një atomi, dhe është numri i protoneve që dallon elementë të ndryshëm. Por mund të ketë numër të ndryshëm neutronesh në bërthamën e të njëjtit element, ato nuk kanë ngarkesë dhe nuk ndikojnë në vetitë kimike. Por në varësi të numrit të neutroneve, hidrogjeni mund të jetë më i rëndë se heliumi, dhe masa e litiumit mund të arrijë shtatë në vend të gjashtë njësive atomike "klasike". Dhe nëse lista e elementeve të njohur sot po i afrohet 120, atëherë numri i bërthamave (nuklideve) i ka kaluar 3000. Shumica e tyre janë të paqëndrueshme dhe kalbet pas njëfarë kohe, duke hedhur grimca “ekstra” gjatë zbërthimit radioaktiv. Edhe më shumë nukleide nuk janë në gjendje të ekzistojnë në parim, duke u copëtuar menjëherë në copa. Pra, kontinenti i bërthamave të qëndrueshme rrethon një det të tërë të kombinimeve të paqëndrueshme të neutroneve dhe protoneve. Deti i paqëndrueshmërisë Fati i bërthamës varet nga numri i neutroneve dhe protoneve në të. Sipas teorisë së guaskës së strukturës së bërthamës, e paraqitur në vitet 1950, grimcat në të shpërndahen sipas niveleve të tyre të energjisë në të njëjtën mënyrë si elektronet që rrotullohen rreth bërthamës. Disa numra protonesh dhe neutronesh japin konfigurime veçanërisht të qëndrueshme me predha proton ose neutron të mbushur plotësisht - 2, 8, 20, 28, 50, 82 secila, dhe për neutronet gjithashtu 126 grimca. Këta numra quhen "magjikë" dhe bërthamat më të qëndrueshme përmbajnë numër "dyfish magjik" të grimcave - për shembull, 82 protone dhe 126 neutrone në plumb, ose dy secili në një atom të zakonshëm të heliumit, elementi i dytë më i bollshëm në universi. "Kontinenti kimik" i qëndrueshëm i elementeve që mund të gjenden në Tokë përfundon me plumb. Pasohet nga një seri bërthamash që ekzistojnë shumë më pak se mosha e planetit tonë. Në zorrët e tij, ato mund të ruhen vetëm në sasi të vogla, si uraniumi dhe toriumi, ose edhe në sasi të vogla, si plutoniumi. Është e pamundur të nxirret nga shkëmbi dhe plutoniumi prodhohet artificialisht, në reaktorë, duke bombarduar një objektiv uraniumi me neutrone. Në përgjithësi, fizikanët modernë i trajtojnë bërthamat e atomeve sikur të ishin pjesë të një projektuesi, duke i detyruar ata të bashkojnë neutrone, protone ose bërthama të tëra. Kjo bën të mundur marrjen e gjithnjë e më shumë nuklide të rënda duke kaluar ngushticën e "Detit të Paqëndrueshmërisë". Qëllimi i udhëtimit sugjerohet nga e njëjta teori e guaskës së strukturës së bërthamës. Ky është rajoni i elementëve super të rëndë me një numër të përshtatshëm (dhe shumë të madh) neutronesh dhe protonesh, "Ishulli i Stabilitetit" legjendar. Llogaritjet thonë se disa nga "banorët" vendas mund të mos ekzistojnë më për fraksione mikrosekonda, por për shumë rend të madhësisë më gjatë. "Në një përafrim të caktuar, ato mund të konsiderohen si pika uji," na shpjegoi Yury Oganesyan, akademik i Akademisë së Shkencave Ruse. - Deri në plumb pasojnë bërthama sferike dhe të qëndrueshme. Ato pasohen nga një gadishull me bërthama mesatarisht të qëndrueshme - si toriumi ose uraniumi - i cili tërhiqet nga një cekët bërthamash shumë të deformuara dhe shpërthen në një det të paqëndrueshëm... Por edhe më tej, përtej ngushticës, mund të ketë një rajoni i ri i bërthamave sferike, elementëve të rëndë dhe të qëndrueshëm me numrat 114, 116 dhe më gjerë." Jetëgjatësia e disa elementeve në "Ishullin e Stabilitetit" mund të zgjasë me vite, madje edhe miliona vjet. ishulli i stabilitetit Elementet transuranike me bërthamat e tyre të deformuara mund të krijohen duke bombarduar objektivat e uraniumit, toriumit ose plutoniumit me neutrone. Duke i bombarduar me jone të lehta të shpërndara në përshpejtues, mund të përftohen me sukses një numër elementësh edhe më të rëndë - por në një moment do të ketë një kufi. "Nëse i konsiderojmë reagime të ndryshme - shtimin e neutroneve, shtimin e joneve - si "anije" të ndryshme, atëherë të gjitha ato nuk do të na ndihmojnë të lundrojmë në "Ishullin e Stabilitetit", vazhdon Yuri Oganesyan. - Kjo do të kërkojë një "enë" dhe më shumë, dhe një dizajn të ndryshëm. Bërthamat e rënda të pasura me neutrone të elementeve artificiale më të rënda se uraniumi do të duhej të përdoreshin si objektiva dhe do të duhej të bombardoheshin me izotope të mëdhenj e të rëndë të pasur me neutron, si kalciumi-48. Puna në një "anije" të tillë ishte e mundur vetëm për një ekip të madh ndërkombëtar shkencëtarësh. Inxhinierët dhe fizikantët e uzinës Elektrokhimpribor izoluan izotopin jashtëzakonisht të rrallë të 48-të nga kalciumi natyror, i cili përmbahet këtu në një sasi prej më pak se 0.2%. Objektivat nga uraniumi, plutoniumi, americiumi, kuriumi, Kalifornia u përgatitën në Institutin Kërkimor të Reaktorëve Atomikë në Dimitrograd, në Laboratorin Kombëtar të Livermore dhe në Laboratorin Kombëtar Oak Ridge në SHBA. Epo, eksperimentet kryesore mbi sintezën e elementeve të rinj u kryen nga Akademiku Oganesyan në Institutin e Përbashkët për Fizikën Bërthamore (JINR), në Laboratorin e Reaksioneve Bërthamore Flerov. "Përshpejtuesi ynë në Dubna punonte për 6-7 mijë orë në vit, duke përshpejtuar jonet e kalciumit-48 në rreth 0.1 të shpejtësisë së dritës," shpjegon shkencëtari. - Kjo energji është e nevojshme në mënyrë që disa prej tyre, duke goditur objektivin, të kapërcejnë forcat e zmbrapsjes së Kulombit dhe të bashkohen me bërthamat e atomeve të tij. Për shembull, elementi i 92-të, uraniumi, do të japë bërthamën e një elementi të ri me numrin 112, plutonium - 114 dhe kaliforni - 118. "Kërkimi për elementë të rinj tepër të rëndë na lejon t'i përgjigjemi një prej pyetjeve më të rëndësishme të shkencës: ku qëndron kufiri i botës sonë materiale?" “Bërthamat e tilla tashmë duhet të jenë mjaft të qëndrueshme dhe nuk do të prishen menjëherë, por do të lëshojnë në mënyrë sekuenciale grimcat alfa, bërthamat e heliumit. Dhe ne jemi plotësisht në gjendje t'i regjistrojmë ato, "vazhdon Hovhannisyan. Një bërthamë shumë e rëndë do të nxjerrë një grimcë alfa, duke u shndërruar në një element dy numra atomikë më të lehtë. Nga ana tjetër, bërthama e bijës do të humbasë një grimcë alfa dhe do të kthehet në një "mbesë" - katër të tjera më të lehta, e kështu me radhë, derisa procesi i prishjes së njëpasnjëshme alfa të përfundojë me një pamje të rastësishme dhe ndarje spontane të menjëhershme, vdekjen e një bërthame të paqëndrueshme. në "Detin e Paqëndrueshmërisë". Bazuar në këtë "gjenealogji" të grimcave alfa, Oganesyan dhe kolegët e tij gjurmuan të gjithë historinë e transformimit të nuklideve të marra në përshpejtues dhe përshkruan bregun e afërt të "Ishullit të Stabilitetit". Pas gjysmë shekulli lundrim, njerëzit e parë zbritën në të. tokë e re Tashmë në dekadën e parë të shekullit të 21-të, në reaksionet e bashkimit të aktinideve me jonet e përshpejtuara të kalciumit-48, u sintetizuan atome elementesh me numra nga 113 në 118, të shtrirë në bregdetin e "Ishullit të Stabilitetit" larg " kontinent". Koha e ekzistencës së tyre është tashmë urdhra me madhësi më të gjatë se ajo e fqinjëve të tyre: për shembull, elementi 114 ruhet jo për milisekonda, si 110-ta, por për dhjetëra dhe madje qindra sekonda. "Substanca të tilla janë tashmë të disponueshme për kiminë," thotë akademiku Oganesyan. “Pra, ne po kthehemi në fillimin e udhëtimit dhe tani mund të kontrollojmë nëse respektohet Ligji Periodik i Mendelejevit për ta. A do të jetë elementi i 112-të një analog i merkurit dhe kadmiumit, dhe i 114-ti - një analog i kallajit dhe plumbit? Eksperimentet e para kimike me izotopin e elementit të 112-të (kopernicium) treguan: me sa duket, ata do. Bërthamat e koperniciumit, duke fluturuar jashtë objektivit gjatë bombardimeve, u drejtuan në një tub të gjatë, duke përfshirë 36 detektorë të çiftuar, pjesërisht të mbuluar me ar. Mërkuri formon lehtësisht komponime ndërmetalike të qëndrueshme me arin (kjo veti përdoret në teknikën e lashtë të prarimit). Prandaj, merkuri dhe atomet afër tij duhet të vendosen në sipërfaqen e arit të detektorëve të parë, ndërsa radoni dhe atomet afër gazeve fisnike mund të arrijnë në fund të tubit. Duke ndjekur me kujdes Ligjin Periodik, Koperniku rezultoi të ishte një i afërm i merkurit. Por nëse mërkuri ishte metali i parë i lëngshëm i njohur, atëherë koperniciumi mund të jetë gazi i parë: pika e tij e vlimit është nën temperaturën e dhomës. Sipas Yuri Oganesyan, ky është vetëm një fillim i zbehtë dhe elementë të rëndë nga "Ishulli i Stabilitetit" do të hapin një fushë të re, të ndritshme dhe të pazakontë të kimisë për ne. Por për momentin, ne u zgjatëm në këmbët e ishullit të elementëve të qëndrueshëm. Pritet që bërthamat e 120-të dhe ato pasuese mund të rezultojnë të jenë vërtet të qëndrueshme dhe do të ekzistojnë për shumë vite, apo edhe miliona vjet, duke formuar komponime të qëndrueshme. Megjithatë, nuk është më e mundur t'i përftosh ato duke përdorur të njëjtin kalcium-48: nuk ka elementë mjaftueshëm jetëgjatë që, duke u kombinuar me këto jone, të japin bërthama të masës së kërkuar. Përpjekjet për të zëvendësuar jonet e kalciumit-48 me diçka më të rëndë kanë dështuar gjithashtu deri më tani. Prandaj, për kërkime të reja, shkencëtarët e lundrimit ngritën kokën dhe shikuan qiejt. Hapësira dhe fabrika Përbërja origjinale e botës sonë nuk ndryshonte në shumëllojshmëri: në Big Bang, vetëm hidrogjeni u shfaq me papastërti të vogla të heliumit - atomet më të lehta. Të gjithë pjesëmarrësit e tjerë të respektuar në tabelën periodike u shfaqën në reaksionet e shkrirjes bërthamore, në thellësitë e yjeve dhe në shpërthimet e supernovës. Nuklidet e paqëndrueshme u prishën shpejt, ato të qëndrueshme, si oksigjeni-16 ose hekuri-54, u grumbulluan. Nuk është për t'u habitur që elementë të rëndë të paqëndrueshëm si americium ose kopernicium nuk mund të gjenden në natyrë. Por nëse vërtet ekziston një "Ishull i Stabilitetit" diku, atëherë të paktën në sasi të vogla elemente super të rënda duhet të gjenden në pafundësinë e Universit, dhe disa shkencëtarë po i kërkojnë ato midis grimcave të rrezeve kozmike. Sipas akademikut Oganesyan, kjo qasje nuk është ende aq e besueshme sa bombardimi i mirë i vjetër. "Bërthamat vërtet jetëgjatë në "majë" të ishullit të Stabilitetit përmbajnë një numër jashtëzakonisht të madh neutronesh," thotë shkencëtari. “Kjo është arsyeja pse kalciumi-48 i pasur me neutron doli të ishte një bërthamë kaq e suksesshme për bombardimin e elementëve të synuar të pasur me neutron. Sidoqoftë, izotopet më të rënda se kalciumi-48 janë të paqëndrueshëm dhe shanset që ato të shkrihen natyrshëm për të formuar bërthama ultrastabile janë jashtëzakonisht të ulëta. Prandaj, laboratori në Dubna, afër Moskës, iu drejtua përdorimit të bërthamave më të rënda, ndonëse jo aq të suksesshme sa kalciumi, për granatimin e elementëve objektivë artificialë. “Tani jemi të zënë me krijimin e të ashtuquajturës Fabrika e Elementeve Super të Rënda”, thotë akademiku Oganesyan. - Në të, të njëjtat objektiva do të bombardohen me bërthama titani ose kromi. Ato përmbajnë dy ose katër protone më shumë se kalcium, që do të thotë se mund të na japin elementë me masë 120 ose më shumë. Do të jetë interesante të shihet nëse ata përfundojnë në "ishull" apo hapin një ngushticë të re pas tij."	Në energjinë e joneve të kriptonit pranë barrierës Kulomb, u vunë re tre raste të formimit të elementit 118. 293 118 bërthama u implantuan në një detektor silikoni dhe u vu re një zinxhir prej gjashtë kalbjesh të njëpasnjëshme α, i cili përfundonte në izotopin 269 Sg. Seksioni kryq për prodhimin e elementit 118 ishte ~2 pikobarna. Gjysma e jetës së izotopit 293 118 është 120 ms. Në fig. Figura 3 tregon zinxhirin e zbërthimeve të njëpasnjëshme α të izotopit 293 118 dhe tregon gjysmën e jetës së bërthamave të bijave të formuara si rezultat i kalbjeve α. Në bazë të modeleve të ndryshme teorike, u llogaritën karakteristikat e kalbjes së bërthamave super të rënda. Rezultatet e njërës prej këtyre llogaritjeve janë paraqitur në Fig. 4. Janë dhënë gjysma e jetës së bërthamave mbipeshë madje edhe në lidhje me ndarjen spontane (a), α-zbërthimin (b), β-zbërthimin (c) dhe për të gjitha proceset e mundshme të zbërthimit (d). Bërthama më e qëndrueshme në lidhje me ndarjen spontane (Fig. 4a) është bërthama me Z = 114 dhe N = 184. Gjysma e jetës së saj në lidhje me ndarjen spontane është ~10 16 vjet. Për izotopet e elementit të 114-të, të cilët ndryshojnë nga më të qëndrueshmet me 6-8 neutrone, gjysma e jetës zvogëlohet me 10-15 rend të madhësisë. Gjysma e jetës në lidhje me α-prishjen janë paraqitur në fig. 4b. Bërthama më e qëndrueshme ndodhet në rajonin Z< 114 и N = 184 (T 1/2 = 10 15 лет). Для изотопа 298 114 период полураспада составляет около 10 лет. Bërthamat e qëndrueshme në lidhje me β-zbërthimin janë paraqitur në Fig. 4c pika të errëta. Në fig. 4d tregon gjysmëjetën e plotë. Për bërthamat e njëtrajtshme të vendosura brenda konturit qendror, ato janë ~10 5 vjet. Kështu, pasi merren parasysh të gjitha llojet e kalbjes, rezulton se bërthamat në afërsi të Z = 110 dhe N = 184 formojnë një "ishull stabiliteti". Bërthama 294 110 ka një gjysmë jetëgjatësi prej rreth 10 9 vjet. Dallimi midis vlerës së Z dhe numrit magjik 114 të parashikuar nga modeli i guaskës është për shkak të konkurrencës midis ndarjes (në lidhje me të cilën bërthama me Z = 114 është më e qëndrueshme) dhe α-shkatërrimit (në lidhje me cilat bërthama me Z më të vogla janë të qëndrueshme). Për bërthamat tek-çift dhe çift-tek, gjysma e jetës rriten në lidhje me kalbjen α dhe ndarjen spontane, dhe zvogëlohen në lidhje me β-zbërthimin. Duhet të theksohet se vlerësimet e mësipërme varen fuqimisht nga parametrat e përdorur në llogaritjet dhe mund të konsiderohen vetëm si tregues të mundësisë së ekzistencës së bërthamave super të rënda me jetëgjatësi të mjaftueshme për zbulimin e tyre eksperimental. Rezultatet e një llogaritje tjetër të formës së ekuilibrit të bërthamave super të rënda dhe gjysmëjetës së tyre janë paraqitur në Fig. 5, 11.11. Në fig. 11.10 tregon varësinë e energjisë së deformimit të ekuilibrit nga numri i neutroneve dhe protoneve për bërthamat me Z = 104-120. Energjia e tendosjes përcaktohet si ndryshimi midis energjive të bërthamave në formë ekuilibri dhe sferike. Nga këto të dhëna shihet se rajonet Z = 114 dhe N = 184 duhet të përmbajnë bërthama që kanë një formë sferike në gjendjen bazë. Të gjitha bërthamat super të rënda të zbuluara deri më sot (ato janë paraqitur në Fig. 5 nga diamante të errët) janë deformuar. Diamantet e lehta tregojnë bërthama që janë të qëndrueshme në lidhje me β-kalbjen. Këto bërthama duhet të kalbet si rezultat i α-shkatërrimit ose ndarjes. Kanali kryesor i kalbjes duhet të jetë α-prishje. Gjysma e jetës për izotopet β-të qëndrueshme madje edhe të njëtrajtshme janë paraqitur në fig. 6. Sipas këtyre parashikimeve, për shumicën e bërthamave, gjysma e jetës pritet të jetë shumë më e gjatë se ato të vëzhguara për bërthamat super të rënda tashmë të zbuluara (0,1-1 ms). Për shembull, për bërthamën 292 110, parashikohet një jetë prej ~ 51 vjet. Kështu, sipas llogaritjeve moderne mikroskopike, qëndrueshmëria e bërthamave super të rënda rritet ndjeshëm me afrimin e numrit magjik të neutronit N = 184. Deri vonë, izotopi i vetëm i një elementi me Z = 112 ishte izotopi 277 112, i cili ka një gjysmë- jetëgjatësia prej 0,24 ms. Izotopi më i rëndë 283 112 u sintetizua në reaksionin e shkrirjes së ftohtë 48 Ca + 238 U. Koha e rrezatimit 25 ditë. Numri i përgjithshëm i 48 joneve të Ca në objektiv është 3,5·10 18 . U regjistruan dy raste, të cilat u interpretuan si ndarje spontane e izotopit të formuar 283 112. Për gjysmëjetën e këtij izotopi të ri, u mor vlerësimi T 1/2 = 81 s. Kështu, mund të shihet se një rritje në numrin e neutroneve në izotopin 283112 në krahasim me izotopin 277112 me 6 njësi rrit jetëgjatësinë me 5 rend të madhësisë. Në fig. 7 tregon jetëgjatësinë e matur të izotopeve Sg (Z = 106) të detit në krahasim me parashikimet e modeleve të ndryshme teorike. Vlen të përmendet se jetëgjatësia e izotopit me N = 164 zvogëlohet pothuajse me një renditje të madhësisë në krahasim me jetëgjatësinë e izotopit me N = 162. Qasja më e afërt me ishullin e stabilitetit mund të arrihet në reaksionin 76 Ge + 208 Pb. Një bërthamë shumë e rëndë pothuajse sferike mund të formohet në një reaksion shkrirje e ndjekur nga emetimi i γ-kuantës ose një neutroni. Sipas vlerësimeve, bërthama që rezulton 284 114 duhet të kalbet me emetimin e grimcave α me një gjysmë jetëgjatësi prej ~ 1 ms. Informacion shtesë rreth mbushjes së guaskës në rajonin N = 162 mund të merret duke studiuar kalbjet α të bërthamave 271 108 dhe 267 106. Për këto bërthama parashikohet gjysma e jetës prej 1 min. dhe 1 orë. Për bërthamat 263 106, 262 107, 205 108, 271.273 110 pritet izomeria, shkaku i së cilës është mbushja e nënpredhave me j = 1/2 dhe j = 13/2 në rajonin N = 162 në bërthamat e deformuara. terreni i shtetit. Në fig. Figura 8 tregon funksionet e ngacmimit të matura eksperimentalisht për formimin e elementeve Rf (Z = 104) dhe Hs (Z = 108) për reaksionet e shkrirjes së joneve të incidentit 50 Ti dhe 56 Fe me bërthamën e synuar 208 Pb. Bërthama e përbërë që rezulton ftohet nga emetimi i një ose dy neutroneve. Informacioni rreth funksioneve të ngacmimit të reaksioneve të shkrirjes së joneve të rënda është veçanërisht i rëndësishëm për marrjen e bërthamave super të rënda. Në reaksionin e shkrirjes së joneve të rënda, është e nevojshme të balancohet saktësisht veprimi i forcave të Kulonit dhe forcave të tensionit sipërfaqësor. Nëse energjia e jonit të rënë nuk është mjaft e madhe, atëherë distanca minimale e afrimit nuk do të jetë e mjaftueshme për bashkimin e sistemit binar bërthamor. Nëse energjia e grimcës së rënë është shumë e lartë, atëherë sistemi që rezulton do të ketë një energji të lartë ngacmimi dhe, me një probabilitet të lartë, do të ndahet në fragmente. Bashkimi ndodh në mënyrë efektive në një gamë mjaft të ngushtë energjie të grimcave që përplasen. Reaksionet e shkrirjes me emetimin e një numri minimal neutronesh (1-2) janë me interes të veçantë, sepse në bërthamat super të rënda të sintetizuara, është e dëshirueshme të kemi raportin më të madh N/Z. Në fig. 9 tregon potencialin e shkrirjes për bërthamat në reaksion 64 Ni + 208 Pb 272 110. Vlerësimet më të thjeshta tregojnë se probabiliteti i një efekti tuneli për shkrirjen bërthamore është ~ 10 -21, që është shumë më e ulët se seksioni kryq i vëzhguar. Kjo mund të shpjegohet si më poshtë. Në një distancë prej 14 fm midis qendrave të bërthamave, energjia kinetike fillestare prej 236,2 MeV kompensohet plotësisht nga potenciali Kulomb. Në këtë distancë, vetëm nukleonet e vendosura në sipërfaqen e bërthamës janë në kontakt. Energjia e këtyre nukleoneve është e vogël. Prandaj, ekziston një probabilitet i lartë që nukleonet ose çiftet e nukleoneve të lënë orbitat në një bërthamë dhe të kalojnë në gjendjet e lira të bërthamës partnere. Transferimi i nukleoneve nga bërthama e predhës në bërthamën e synuar është veçanërisht tërheqës kur përdoret si objektiv izotopi dyfish magjik i plumbit 208Pb. Në 208 Pb, nënshtresa e protonit h 11/2 dhe nënshtresat e neutroneve h 9/2 dhe i 13/2 janë të mbushura. Fillimisht, transferimi i protoneve stimulohet nga forcat tërheqëse proton-proton, dhe pas mbushjes së nënshtresës h 9/2, nga forcat tërheqëse proton-neutron. Në mënyrë të ngjashme, neutronet lëvizin në nënshtresën e lirë i 11/2, duke u tërhequr nga neutronet nga nënshtresa tashmë e mbushur i 13/2. Për shkak të energjisë së çiftëzimit dhe momentit të madh orbital, transferimi i një çifti nukleonësh është më i mundshëm sesa transferimi i një nukleoni të vetëm. Pas transferimit të dy protoneve nga 64 Ni 208 Pb, pengesa e Kulombit zvogëlohet me 14 MeV, gjë që nxit kontaktin më të ngushtë midis joneve ndërvepruese dhe vazhdimin e procesit të transferimit të nukleonit. Në punime [V.V. Volkov. Reaksionet bërthamore të transferimeve të thella joelastike. M. Energoizdat, 1982; V.V. Volkov. Izv. Seria AN SSSR fiz., 1986 v. 50 f. 1879] studioi në detaje mekanizmin e reaksionit të shkrirjes. Tregohet se tashmë në fazën e kapjes, një sistem binar bërthamor formohet pas shpërndarjes së plotë të energjisë kinetike të grimcës së rënë, dhe nukleonet e njërës prej bërthamave transferohen gradualisht, guaskë pas predhe, në një bërthamë tjetër. Kjo do të thotë, struktura e guaskës së bërthamave luan një rol të rëndësishëm në formimin e bërthamës së përbërë. Bazuar në këtë model, u bë e mundur të përshkruhej mjaft mirë energjia e ngacmimit të bërthamave të përbëra dhe prerja tërthore për prodhimin e 102-112 elementeve në reaksionet e shkrirjes së ftohtë. në Laboratorin e Reaksioneve Bërthamore. G.N. Flerov (Dubna), është sintetizuar një element me Z = 114. Është përdorur reaksioni Identifikimi i bërthamës 289 114 u krye nga një zinxhir α-prishjesh. Vlerësimi eksperimental i gjysmëjetës së izotopit 289 114 ~ 30 s. Rezultati i marrë është në përputhje të mirë me llogaritjet e mëparshme. Në sintezën e elementit 114 në reaksionin 48 Cu + 244 Pu, rendimenti maksimal merret nga kanali me avullimin e tre neutroneve. Në këtë rast, energjia e ngacmimit të bërthamës së përbërë 289 114 ishte 35 MeV. Sekuenca e parashikuar teorikisht e zbërthimit që ndodh me bërthamën 296 116 të formuar në reaksion është paraqitur në Fig. 10. Oriz. 10. Skema e zbërthimit bërthamor 296 116 Bërthama 296 116 ftohet nga emetimi i katër neutroneve dhe kthehet në izotopin 292 116, i cili më pas me një probabilitet 5%, si rezultat i dy kapjeve të njëpasnjëshme elektronike, kthehet në izotopin 292 114. Si rezultat i α -zbërthimi (T 1/2 = 85 ditë), izotopi 292 114 kthehet në izotop 288 112. Formimi i izotopit 288 112 ndodh edhe përmes kanalit. Bërthama përfundimtare 288 112, e formuar si rezultat i të dy zinxhirëve, ka një gjysmë jetëgjatësi prej rreth 1 orë dhe prishet si rezultat i ndarjes spontane. Me një probabilitet afërsisht 10%, zbërthimi alfa i izotopit 288 114 mund të rezultojë në formimin e izotopit 284 112. Periudhat e mësipërme dhe kanalet e kalbjes janë marrë me llogaritje. Gjatë analizimit të mundësive të ndryshme për formimin e elementeve tepër të rëndë në reaksione me jone të rënda, duhet të merren parasysh rrethanat e mëposhtme. Është e nevojshme të krijohet një bërthamë me një raport mjaft të madh të numrit të neutroneve me numrin e protoneve. Prandaj, jonet e rënda me N/Z të madh duhet të zgjidhen si grimca rënëse. Është e nevojshme që bërthama e përbërë që rezulton të ketë një energji të ulët ngacmimi dhe një vlerë të vogël të momentit këndor, pasi përndryshe lartësia efektive e pengesës së ndarjes do të ulet. Është e nevojshme që bërthama që rezulton të ketë një formë afër sferës, pasi edhe një deformim i lehtë do të çojë në ndarje të shpejtë të bërthamës super të rëndë. Një metodë shumë premtuese për marrjen e bërthamave super të rënda janë reaksionet e tipit 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es. Në fig. Figura 11 tregon prerjet tërthore të vlerësuara për formimin e elementeve transuranium pas rrezatimit të objektivave 248 Cm, 249 Cf dhe 254 Es me jone të përshpejtuar 238 U. Në këto reaksione tashmë janë marrë rezultatet e para mbi prerjet tërthore për formimin e elementeve me Z > 100. Për të rritur rendimentet e reaksioneve të studiuara, trashësitë e objektivave u zgjodhën në atë mënyrë që produktet e reaksionit të mbetën. në objektiv. Pas rrezatimit, elementët kimikë individualë u ndanë nga objektivi. Në mostrat e marra, produktet e kalbjes α dhe fragmentet e ndarjes u regjistruan për disa muaj. Të dhënat e marra duke përdorur jonet e përshpejtuar të uraniumit tregojnë qartë një rritje të rendimentit të elementëve të rëndë të transuraniumit në krahasim me jonet bombarduese më të lehta. Ky fakt është jashtëzakonisht i rëndësishëm për zgjidhjen e problemit të sintezës së bërthamave super të rënda. Pavarësisht vështirësive të punës me objektivat përkatëse, parashikimet për lëvizjen drejt Z-së së madhe duken mjaft optimiste. Përparimi në fushën e bërthamave super të rënda në vitet e fundit ka qenë jashtëzakonisht mbresëlënës. Megjithatë, deri më tani të gjitha përpjekjet për të gjetur një ishull stabiliteti kanë qenë të pasuksesshme. Kërkimet për gjetjen e tij vijojnë intensivisht.