O trabalho foi realizado no Laboratório de Reações Nucleares (NLNR) que leva seu nome. G.N. Flerov, do Instituto Conjunto Dubna de Pesquisa Nuclear (JINR), com sucesso. As propriedades do 117º e dos elementos N 112-116 e 118 previamente sintetizados em Dubna são evidência direta da existência da chamada “ilha de estabilidade” elementos superpesados, previsto por teóricos na década de 60 do século passado e ampliando significativamente os limites da tabela periódica. Os editores do Izvestia foram informados sobre o experimento único em março pelo chefe da FLNR, o acadêmico Yuri Oganesyan, mas ele só deu permissão para publicação agora. O autor da descoberta, o acadêmico Yuri Oganesyan, contou ao observador Pyotr Obraztsov sobre a essência do experimento.

Izvestia: O que despertou o interesse dos cientistas pela síntese de elementos superpesados, que existem há um tempo insignificantemente curto?

Yuri Oganesyan: Após a descoberta dos primeiros elementos artificiais - netúnio e plutônio - em 1940-1941, a questão dos limites da existência dos elementos tornou-se extremamente interessante para a ciência fundamental da estrutura da matéria. No final do século passado, foram descobertos 17 elementos artificiais e descobriu-se que a sua estabilidade nuclear diminuía acentuadamente com o aumento do número atómico. Ao passar do 92º elemento - urânio - para o 102º elemento - Nobélio, a meia-vida do núcleo diminui em 16 ordens de grandeza: de 4,5 bilhões de anos para vários segundos. Portanto, acreditava-se que o avanço para a região de elementos ainda mais pesados ​​levaria ao limite da sua existência, marcando essencialmente o limite da existência do mundo material. No entanto, em meados dos anos 60, os teóricos apresentaram inesperadamente uma hipótese sobre a possível existência de núcleos atômicos superpesados. De acordo com os cálculos, o tempo de vida dos núcleos com números atômicos 110-120 deveria ter aumentado significativamente à medida que o número de nêutrons neles aumentava. De acordo com as novas ideias, eles formam uma vasta “ilha de estabilidade” de elementos superpesados, o que amplia significativamente os limites da tabela de elementos.
e: Foi possível confirmar isso experimentalmente?

Oganesyan: Em 1975-1996, físicos de Dubna, Darmstadt (GSI, Alemanha), Tóquio (RIKEN) e Berkeley (LBNL, EUA) conseguiram estudar estas reações e sintetizar seis novos elementos. Os elementos mais pesados ​​109-112 foram obtidos pela primeira vez no GSI e repetidos no RIKEN. Mas as meias-vidas dos núcleos mais pesados ​​produzidos nestas reações eram de apenas dez milésimos ou mesmo milésimos de segundo. A hipótese da existência de elementos superpesados ​​foi confirmada experimentalmente pela primeira vez em Dubna, em pesquisa realizada pelo nosso grupo em colaboração com cientistas do Laboratório Nacional. Lawrence Livermore (EUA). Conseguimos mudar radicalmente a abordagem para a síntese de núcleos superpesados, por exemplo, disparando contra um alvo feito do elemento artificial berquélio (N 97) com um feixe de projétil de um isótopo de cálcio extremamente raro e caro (N 20) com uma massa de 48. Quando os núcleos são fundidos, o elemento N 117 (97 + 20 = 117). Os resultados superaram até as expectativas mais otimistas. Em 2000-2004, quase cinco anos depois, foi nessas reações que os elementos superpesados ​​​​com números atômicos 114, 116 e 118 foram sintetizados pela primeira vez.

e: Qual foi exatamente a contribuição científica feita pelos cientistas americanos?

Oganesyan: Em uma reação nuclear com feixe de cálcio, o elemento 117 só pode ser obtido usando um alvo feito do elemento artificial berquélio. A meia-vida deste isótopo é de apenas 320 dias. Devido ao curto tempo de vida, a produção de berquélio na quantidade necessária (20-30 miligramas) deve ser realizada em um reator com densidade de fluxo de nêutrons muito alta. Somente o reator isotópico do Laboratório Nacional dos EUA em Oak Ridge pode realizar tal tarefa. Aliás, foi neste laboratório que o plutônio foi produzido pela primeira vez para o americano bomba atômica. Como a partir do momento da produção do berquélio sua quantidade diminui pela metade após 320 dias, foi necessário realizar todo o trabalho em ritmo acelerado. E não apenas em laboratórios, mas também em estruturas oficiais na Rússia e nos Estados Unidos relacionadas à certificação de materiais incomuns, transporte de um produto altamente radioativo por terra e ar, precauções de segurança e assim por diante.

e: Digno de uma história de aventura. O que aconteceu depois?

Oganesyan: No início de junho de 2009, o contêiner chegou a Moscou. A partir dessa substância, foi feito um alvo no Instituto de Pesquisa de Reatores Nucleares (Dimitrovgrad) na forma de uma fina camada de berquélio (300 nanômetros) depositada sobre uma fina folha de titânio; em julho o alvo foi entregue a Dubna. Neste ponto, todos na FLNR trabalho preparatório foram concluídos e a irradiação contínua do alvo com um intenso feixe de cálcio começou. Já na primeira irradiação do alvo em 70 dias, tivemos sorte: os detectores registraram cinco vezes a formação e decadência dos núcleos do 117º elemento. Como esperado, os núcleos deste elemento foram transformados nos núcleos do elemento 115, o elemento 115 foi transformado no elemento 113 e, em seguida, o elemento 113 foi transformado no elemento 111. E o elemento 111 decaiu com meia-vida de 26 segundos. Em escala nuclear, este é um momento enorme! Agora a tabela periódica foi reabastecida com mais um dos elementos mais pesados, com número atômico 117.

e: Nossos leitores estarão naturalmente interessados ​​no que uso pratico pode ter sua descoberta.

Oganesyan: Agora, claro, nenhum, porque apenas alguns átomos do elemento N 117 foram obtidos. De um ponto de vista fundamental, as ideias sobre o nosso mundo deveriam agora mudar muito. Além disso, se forem sintetizados elementos com uma meia-vida enorme, então é possível que eles existam na natureza e possam “sobreviver” até os nossos dias desde a formação da Terra - 4,5 bilhões de anos. E estamos realizando experimentos para procurá-los; nossa instalação está localizada nas profundezas das montanhas alpinas.

e: Uma pergunta de um plano diferente. Por que você acha que os sucessos óbvios da física nuclear anos recentes 20 nunca receberam prêmios Nobel?

Oganesyan: A física é grande. Aparentemente, os membros do Comitê do Nobel estão mais interessados ​​em outras áreas desta ciência. E realmente existem muitos cientistas dignos. A propósito, devo citar os participantes do nosso experimento: Laboratório Nacional de Oak Ridge (Prof. James Roberto), Universidade. Vanderbilt (Prof. Joseph Hamilton), Laboratório Nacional. Lawrence Livermore (Dawn Shaughnessy), Instituto de Pesquisa de Reatores Nucleares, Dimitrovgrad (Mikhail Ryabinin) e Laboratório de Reações Nucleares do JINR (chefe Yuri Oganesyan).

Do editor. Temporariamente, o elemento N 117 será denominado “um-um-sete” em latim, ou seja, ununseptium. O grupo do acadêmico Yuri Oganesyan - os autores da descoberta - tem todo o direito de dar um nome real a este elemento, bem como aos elementos N 114-116 e 118 por eles descobertos. Na “Semana” de 26 de março, convidamos os leitores a. submeter as suas propostas para o nome dos “nossos” elementos. Por enquanto, apenas “cacheado” para um desses elementos parece razoável. A competição continua.

Outros desmoronaram e não sobreviveram até hoje. O urânio ainda está em decomposição - é um elemento radioativo.

Todos os elementos depois do urânio são mais pesados ​​que ele. Eles foram formados uma vez durante o processo de nucleossíntese (um processo no qual os núcleos de elementos químicos complexos e pesados ​​são formados a partir de núcleos atômicos mais simples e leves), mas não sobreviveram até hoje. Hoje eles só podem ser obtidos artificialmente.

A descoberta em 1940-1941 dos primeiros elementos artificiais, netúnio e plutônio, foi o início de uma nova direção na física e química nuclear para estudar as propriedades do elementos transurânicos e sua aplicação em muitos campos da ciência e tecnologia. Como resultado de muitos anos de trabalho intensivo, os físicos nucleares sintetizaram vários novos elementos.

Existem três centros de investigação internacionalmente reconhecidos para a síntese de elementos pesados: em Dubna (Rússia), em Berkeley (EUA) e em Darmstadt (Alemanha). Todos os novos elementos, a partir do 93º (netúnio), foram obtidos nesses laboratórios. Um novo elemento não é considerado descoberto até que um grupo de pesquisadores obtenha resultados confiáveis ​​do estudo de seus átomos e até que outro grupo (independente) de cientistas confirme esses resultados. Portanto, as células distantes da Tabela Periódica são preenchidas muito lentamente.

Em 1940 - 1953, o professor Glen Seaborg e seus colegas do Laboratório Nacional de Radiação (Berkeley, EUA) sintetizaram elementos artificiais com Z = 93 - 100. Eles foram obtidos em reações de captura sequencial de nêutrons pelos núcleos do isótopo de urânio - 235U em irradiação de longo prazo em poderosos reatores nucleares. Todos os núcleos mais pesados ​​​​foram obtidos em aceleradores de partículas carregadas, nos quais núcleos e partículas aceleradas a altas velocidades colidem. Como resultado das colisões, formam-se núcleos de elementos superpesados, que existem muito pouco tempo e depois se desintegrar novamente. Graças aos vestígios deste decaimento, determina-se que a síntese de um núcleo pesado foi bem sucedida.

Elementos mais pesados ​​que Z=100 foram sintetizados em reações com íons pesados ​​acelerados, quando um complexo de prótons e nêutrons é introduzido no núcleo alvo. A partir da década de 1960, iniciou-se a era dos aceleradores de partículas elementares - cíclotrons, a era da aceleração dos íons pesados, quando a síntese de novos elementos passou a ser realizada apenas por meio da interação de dois núcleos pesados. No entanto, em meados da década de 1970, era quase impossível estudar as propriedades químicas dos elementos 104, 105, 106 e 107, uma vez que o seu tempo de vida - frações de microssegundos - não permitia uma investigação química completa. Todos eles foram sintetizados em reações de fusão a frio (a fusão a frio de núcleos massivos foi descoberta em 1974; libera um ou dois nêutrons com energias relativamente baixas).

O elemento 104 foi sintetizado pela primeira vez em Dubna em 1964. Foi recebido por um grupo de cientistas do Laboratório de Reações Nucleares liderado por Georgy Flerov. Em 1969, o elemento foi obtido por um grupo de cientistas da Universidade de Berkeley, na Califórnia. Em 1997, o elemento foi denominado rutherfórdio, símbolo Rf.

O elemento 105 foi sintetizado em 1970 por dois grupos independentes de pesquisadores em Dubna (URSS) e Berkeley (EUA). Foi batizado de dubnium em homenagem à cidade de Dubna, onde está localizado o Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear, onde foram sintetizados diversos elementos químicos, símbolo Db.

O elemento 106 foi obtido pela primeira vez na URSS por Georgy Flerov e seus colegas em 1974, e quase simultaneamente foi sintetizado nos EUA por Glen Seaborg e seus colegas. Em 1997, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) aprovou o nome seaborgium (em homenagem a Seaborg) para o elemento 106, símbolo Sg.

As reações de fusão a frio de núcleos massivos foram usadas com sucesso para sintetizar seis novos elementos, 107 a 112, no Centro Nacional de Física Nuclear GSI em Darmstadt, Alemanha. As primeiras experiências para obter o elemento 107 foram realizadas na URSS por Yuri Oganesyan e seus colegas em 1976. A primeira informação confiável sobre as propriedades nucleares do elemento 107 foi obtida na Alemanha em 1981 e 1989. Em 1997, a IUPAC aprovou o nome bohrium para o elemento 107 (em homenagem a Niels Bohr), símbolo Bh.

Os primeiros experimentos para obtenção do elemento 108 foram realizados na URSS em 1983-1984. Dados confiáveis ​​sobre as propriedades nucleares do elemento 108 foram obtidos na Alemanha em 1984 e 1987. Em 1997, a IUPAC aprovou o nome Hassium (para a terra de Hesse, Alemanha), o símbolo Hs, para o elemento 108.

O elemento 109 foi obtido pela primeira vez na Alemanha em 1982 e confirmado em 1984. Em 1994, a IUPAC aprovou o nome meitnerium para o elemento 109 (em homenagem a Lise Meitner), símbolo Mt.

O Elemento 110 foi descoberto em 1994 no Centro de Pesquisa de Íons Pesados ​​em Darmstadt (Alemanha) durante um experimento no qual uma liga especial contendo chumbo foi depositada em placas e bombardeada com isótopos de níquel. Darmstadtium recebeu o nome da cidade de Darmstadt (Alemanha), onde foi descoberto. Símbolo D.

O elemento 111 também foi descoberto na Alemanha e recebeu o nome de roentgênio (símbolo químico Rg) em homenagem ao cientista alemão Wilhelm-Conrad Roentgen.

O elemento 112 tem o nome provisório “ununbiy” (Uub), derivado dos algarismos latinos “um-um-dois”. É um elemento transurânico obtido pelo bombardeio de um alvo de chumbo com núcleos de zinco. Sua meia-vida é de cerca de 34 segundos.

O ununbium foi obtido pela primeira vez em fevereiro de 1996 no acelerador de íons pesados ​​em Darmstadt. Para obter átomos do novo elemento, a equipe de cientistas utilizou íons de zinco com número atômico 30, que foram acelerados a energias altíssimas em um acelerador de 120 metros, após o que atingiram um alvo feito de chumbo, cujo número atômico é 82. Quando os núcleos de zinco e chumbo se fundiram, ocorreu a formação de núcleos de um novo elemento, cujo número atômico é igual à soma dos números atômicos dos componentes originais. Em junho de 2009, a IUPAC reconheceu oficialmente a sua existência.

Elementos mais pesados ​​- com números atômicos 112-116 e os mais pesados ​​em este momento Elemento 118 - foram obtidos por cientistas russos do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear em Dubna em 2000-2008, mas ainda aguardam reconhecimento oficial pela IUPAC.

Atualmente, físicos russos do Laboratório Flerov do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear de Dubna estão conduzindo um experimento para a síntese do 117º elemento, cujo lugar na tabela periódica entre os 116º e 118º elementos obtidos anteriormente ainda está vazio.

Primeiro, um artigo sobre o que é uma “ilha de estabilidade”.

Ilha da estabilidade: cientistas nucleares russos estão liderando a corrida

A síntese dos elementos superpesados ​​que constituem a chamada “ilha de estabilidade” é uma tarefa ambiciosa da física moderna, na qual os cientistas russos estão à frente de todo o mundo.

Em 3 de junho de 2011, uma comissão de especialistas, que incluía especialistas das Uniões Internacionais de Química Pura e Aplicada (IUPAC) e Física (IUPAP), reconheceu oficialmente a descoberta dos 114º e 116º elementos da tabela periódica. A prioridade da descoberta foi dada a um grupo de físicos liderado pelo Acadêmico da Academia Russa de Ciências Yuri Oganesyan, do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear, com a assistência de colegas americanos do Laboratório Nacional Livermore. Lourenço.

Acadêmico da RAS Yuri Oganesyan, Chefe do Laboratório de Reações Nucleares do JINR

Os novos elementos tornaram-se os mais pesados ​​dos incluídos na tabela periódica, e receberam os nomes temporários de ununquidium e unungexium, formados pelo número de série da tabela. Os físicos russos propuseram nomear os elementos “flerovium” em homenagem a Georgiy Flerov, físico nuclear soviético, especialista na área de fissão nuclear e síntese de novos elementos, e “moscovium” em homenagem à região de Moscou. Além dos elementos 114 e 116, JINR sintetizou anteriormente elementos químicos com números de série 104, 113, 115, 117 e 118. E o 105º elemento da tabela em homenagem ao reconhecimento da contribuição dos físicos Dubna para a ciência moderna recebeu o nome de “Dubny”.

Elementos que não existem na natureza

Atualmente, todo o mundo que nos rodeia consiste em 83 elementos químicos, desde o hidrogénio (Z=1, Z é o número de protões no núcleo) até ao urânio (Z=92), cuja vida útil é maior do que a vida útil da energia solar. sistema (4,5 bilhões de anos). Os elementos mais pesados ​​que apareceram durante a nucleossíntese logo após o Big Bang já decaíram e não sobreviveram até hoje. O urânio, que tem meia-vida de cerca de 4,5 x 10 8 anos, ainda está em decomposição e radioativo. Porém, em meados do século passado, os pesquisadores aprenderam a obter elementos que não existem na natureza. Um exemplo desse elemento é o plutônio produzido em reatores nucleares (Z=94), que é produzido em centenas de toneladas e é uma das mais poderosas fontes de energia. A meia-vida do plutônio é significativamente mais curta que a do urânio, mas ainda é longa o suficiente para sugerir a possibilidade da existência de elementos químicos mais pesados. O conceito de um átomo que consiste em um núcleo que carrega dentro de si carga positiva tanto os orbitais bulk quanto os de elétrons, sugerem a possibilidade da existência de elementos com números atômicos até Z=170. Mas, na verdade, devido à instabilidade dos processos que ocorrem no próprio núcleo, o limite da existência de elementos pesados ​​é delineado muito antes. Na natureza, formações estáveis ​​(núcleos de elementos constituídos por números variados de prótons e nêutrons) ocorrem apenas até o chumbo e o bismuto, seguidas por uma pequena península incluindo tório e urânio encontrada na Terra. Mas assim que o número de série de um elemento excede o número de urânio, sua vida útil diminui drasticamente. Por exemplo, o núcleo do elemento 100 é 20 vezes menos estável que o núcleo de urânio e, no futuro, essa instabilidade só se intensifica devido à fissão espontânea dos núcleos.

"Ilha de Estabilidade"

O efeito da fissão espontânea foi explicado por Niels Bohr. Segundo sua teoria, o núcleo é uma gota de líquido carregado, ou seja, um tipo de matéria que não possui estrutura interna própria. Como mais quantidade prótons no núcleo, então influência mais forte Forças de Coulomb, sob a influência das quais a gota se deforma e se divide em partes. Este modelo prevê a possibilidade de existência de elementos até o 104º - 106º números de série. Porém, na década de 60, no Laboratório de Reações Nucleares do Joint Institute for Nuclear Research, foram realizados vários experimentos para estudar as propriedades de fissão de núcleos de urânio, cujos resultados não puderam ser explicados pela teoria de Bohr. Descobriu-se que o núcleo não é um análogo completo de uma gota de líquido carregado, mas possui um interno

estrutura. Além disso, quanto mais pesado o núcleo, mais pronunciada se torna a influência desta estrutura, e o quadro de decaimento será completamente diferente do que o modelo de gota de líquido prevê. Foi assim que surgiu a hipótese sobre a existência de uma determinada região de núcleos superpesados ​​estáveis, distantes dos elementos hoje conhecidos. A área foi chamada de “ilha da estabilidade” e, após preverem sua existência, os maiores laboratórios dos EUA, França e Alemanha iniciaram uma série de experimentos para confirmar a teoria. No entanto, suas tentativas não tiveram sucesso. E só os experimentos no cíclotron Dubna, que resultaram na descoberta dos 114º e 116º elementos, permitem afirmar que a região de estabilidade dos núcleos superpesados ​​realmente existe.

A figura abaixo mostra um mapa de nuclídeos pesados. As meias-vidas dos núcleos são representadas por Cores diferentes(escala direita). Os quadrados pretos são isótopos de elementos estáveis ​​encontrados na crosta terrestre (meia-vida superior a 10 9 anos). A cor azul escura é o “mar de instabilidade”, onde os núcleos duram menos de 10-6 segundos. “Ilhas de estabilidade” seguindo a “península” de elementos de tório, urânio e transurânio são previsões da teoria nuclear microscópica. Dois núcleos com números atômicos 112 e 116, obtidos em diferentes reações nucleares e seu decaimento sequencial, mostram o quão perto se pode chegar das “ilhas de estabilidade” durante a síntese artificial de elementos superpesados.

Mapa de nuclídeos pesados

Para sintetizar um núcleo pesado estável, é necessário introduzir nele o maior número possível de nêutrons, uma vez que os nêutrons são a “cola” que mantém os núcleons no núcleo. A primeira ideia era irradiar um determinado material inicial com um fluxo de nêutrons vindo do reator. Mas usando este método, os cientistas só conseguiram sintetizar o férmio, um elemento com número atômico 100. Além disso, em vez dos 60 nêutrons necessários, apenas 20 foram introduzidos no núcleo. As tentativas dos cientistas americanos de sintetizar elementos superpesados ​​​​no processo de uma explosão nuclear (essencialmente, em um poderoso fluxo pulsado de nêutrons) também não tiveram sucesso; de seus experimentos foi o mesmo isótopo de férmio. A partir desse momento, outro método de síntese começou a se desenvolver - a colisão de dois núcleos pesados ​​​​na esperança de que o resultado de sua colisão fosse um núcleo de massa total. Para realizar o experimento, um dos núcleos deve ser acelerado a uma velocidade de aproximadamente 0,1 da velocidade da luz por meio de um acelerador de íons pesados. Todos os núcleos pesados ​​obtidos hoje foram sintetizados desta forma. Como já foi observado, a ilha de estabilidade está localizada na região dos núcleos superpesados ​​com excesso de nêutrons, de modo que os núcleos do alvo e do feixe também devem conter um excesso de nêutrons. É muito difícil selecionar tais elementos, uma vez que quase todos os nuclídeos estáveis ​​existentes têm uma proporção estritamente definida do número de prótons e nêutrons.

No experimento de síntese do elemento 114, foi utilizado como alvo o isótopo mais pesado de plutônio com massa atômica de 244, produzido em um reator do Laboratório Nacional de Livermore (EUA), e o cálcio-48 como núcleo do projétil. O cálcio-48 é um isótopo estável de cálcio, do qual o cálcio normal contém apenas 0,1%. Os experimentadores esperavam que esta configuração permitisse sentir o efeito do aumento da vida útil dos elementos superpesados. Para realizar o experimento, foi necessário um acelerador com potência de feixe de cálcio-48, dezenas de vezes maior que todos os aceleradores conhecidos. Em cinco anos, esse acelerador foi criado em Dubna e tornou possível realizar um experimento centenas de vezes mais preciso do que experimentos em outros países nos últimos 25 anos.

Tendo recebido um feixe de cálcio com a intensidade necessária, os experimentadores irradiam o alvo de plutônio. Se, como resultado da fusão de dois núcleos, forem formados átomos de um novo elemento, eles deverão voar para fora do alvo e, junto com o feixe, continuar avançando. Mas eles devem ser separados dos íons cálcio e de outros produtos de reação. Esta função é executada pelo separador.

MASHA (Mass Analyzer of Super Heavy Atoms) - instalação para separação nuclear

Os núcleos de recuo ejetados da camada alvo param em um coletor de grafite a uma profundidade de vários micrômetros. Devido à alta temperatura do coletor, eles se difundem na câmara da fonte de íons, são retirados do plasma, acelerados pelo campo elétrico e analisados ​​pela massa Campos magnéticos conforme você se move em direção ao detector. Neste projeto, a massa de um átomo pode ser determinada com uma precisão de 1/3000. A tarefa do detector é determinar que um núcleo pesado o atingiu, registrar sua energia, velocidade e localização de sua parada com alta precisão.

Diagrama de operação do separador

Para testar a teoria da existência de uma “ilha de estabilidade”, os cientistas observaram os produtos de decaimento do núcleo do elemento 114. Se a teoria estiver correta, então os núcleos resultantes do elemento 114 deveriam ser resistentes à fissão espontânea e ser alfa radioativos, ou seja, emitir uma partícula alfa composta por dois prótons e dois nêutrons. Para uma reação envolvendo o 114º elemento, deve ser observada uma transição do 114º para o 112º. Então os núcleos do 112º também sofrem decaimento alfa e se transformam nos núcleos do 110º, e assim por diante. Além disso, o tempo de vida do novo elemento deverá ser várias ordens de grandeza superior ao tempo de vida dos núcleos mais leves. Foram precisamente esses eventos de longa duração, cuja existência foi prevista teoricamente, que os físicos de Dubna viram. Isto é uma indicação direta de que o elemento 114 já sofre a ação de forças estruturais que formam uma ilha de estabilidade para elementos superpesados.

Exemplos de cadeias de decaimento dos elementos 114 e 116

No experimento de síntese do 116º elemento, foi utilizada como alvo uma substância única - o cúrio-248, obtido em um poderoso reator do Instituto de Pesquisa de Reatores Nucleares de Dimitrovgrad. Caso contrário, o experimento seguiu o mesmo padrão da busca pelo 114º elemento. A observação da cadeia de decaimento do elemento 116 forneceu mais evidências da existência do elemento 114, desta vez resultante do decaimento de um “pai” mais pesado. No caso do elemento 116, os dados experimentais também mostraram um aumento significativo no tempo de vida com o aumento do número de nêutrons no núcleo. Aquilo é física moderna a síntese de elementos pesados ​​​​chegou perto da fronteira da “ilha de estabilidade”. Além disso, os elementos com números atômicos 108, 109 e 110 formados a partir do decaimento do 116º elemento têm vida útil de minutos, o que permitirá estudar as propriedades químicas dessas substâncias por meio de modernos métodos de radioquímica e testar experimentalmente o fundamentalidade da lei de Mendeleev em relação à periodicidade propriedades quimicas elementos da tabela. Em relação aos elementos pesados, pode-se supor que o 112º elemento possui propriedades de cádmio e mercúrio, e o 114º - estanho, chumbo, etc. É provável que no topo da ilha de estabilidade existam elementos superpesados ​​cujo tempo de vida é de milhões de anos. Este número não chega à idade da Terra, mas ainda assim a presença de elementos superpesados ​​na natureza, em nossa sistema solar, ou em raios cósmicos, isto é, em outros sistemas da nossa Galáxia. Mas até agora, as experiências para procurar elementos superpesados ​​“naturais” não tiveram sucesso.

Atualmente, o JINR prepara um experimento para busca do 119º elemento da tabela periódica, e o Laboratório de Reações Nucleares é líder mundial na área de física de íons pesados ​​e síntese de elementos superpesados.

Anna Maksimchuk,
Pesquisador JINR,
especialmente para R&D.CNews.ru

Interessante, é claro. Acontece que muitos outros elementos químicos e até mesmo elementos quase estáveis ​​podem ser descobertos.

Surge a pergunta: qual é o significado prático de todo esse empreendimento bastante caro de busca de novos elementos quase estáveis?

Parece que quando eles encontrarem uma forma de produzir esses elementos, aí veremos.

Mas algo já está visível agora. Por exemplo, se alguém assistiu ao filme "Predador", então o predador tem um dispositivo de autodestruição em uma pulseira no braço e a explosão é bastante poderosa. Então aqui está. Esses novos elementos químicos são semelhantes ao urânio-235, mas a massa crítica pode ser medida em gramas (e 1 grama dessa substância equivale à explosão de 10 toneladas de TNT - uma boa bomba do tamanho de apenas uma moeda de cinco copeques ).

Portanto, faz muito sentido que os cientistas trabalhem arduamente e que o Estado não economize nas despesas.

HÁ UM LIMITE?
TABELA PERIÓDICA
D.I.MENDELEEV?

DESCOBRINDO NOVOS ELEMENTOS

P O problema da sistematização dos elementos químicos tem atraído muita atenção em meados do século XIX século, quando ficou claro que a diversidade de substâncias que nos rodeiam é o resultado de diferentes combinações de um número relativamente pequeno de elementos químicos.

No caos dos elementos e seus compostos, o grande químico russo D.I. Mendeleev foi o primeiro a restaurar a ordem criando sua própria tabela periódica de elementos.

O dia 1º de março de 1869 é considerado o dia da descoberta da lei periódica, quando Mendeleev a anunciou à comunidade científica. O cientista colocou em sua tabela os 63 elementos então conhecidos de tal forma que as principais propriedades desses elementos e seus compostos mudavam periodicamente à medida que sua massa atômica aumentava. As mudanças observadas nas propriedades dos elementos nas direções horizontal e vertical da tabela seguiram regras rígidas. Por exemplo, o caráter metálico (básico) claramente expresso nos elementos do grupo Ia diminuiu com o aumento da massa atômica ao longo da tabela horizontal e aumentou verticalmente.

Com base na lei descoberta, Mendeleev previu as propriedades de vários elementos ainda não descobertos e o seu lugar na tabela periódica. Já em 1875 foi descoberto “ekaaluminium” (gálio), quatro anos depois - “ekabor” (escândio), e em 1886 - “ekasilicon” (germânio). Nos anos seguintes, a tabela periódica serviu e ainda serve de guia na busca de novos elementos e na antecipação de suas propriedades.

No entanto, nem o próprio Mendeleev nem os seus contemporâneos conseguiram responder à questão de quais são as razões para a periodicidade das propriedades dos elementos, se e onde existe a fronteira. tabela periódica. Mendeleev pressentiu que a razão da relação que apresentou entre as propriedades e a massa atômica dos elementos residia na complexidade dos próprios átomos.

Apenas muitos anos após a criação do sistema periódico de elementos químicos, a estrutura complexa do átomo foi comprovada nos trabalhos de E. Rutherford, N. Bohr e outros cientistas. As conquistas subsequentes da física atômica tornaram possível resolver muitos problemas pouco claros da tabela periódica dos elementos químicos. Em primeiro lugar, descobriu-se que o lugar de um elemento na tabela periódica é determinado não pela massa atômica, mas pela carga do núcleo. A natureza da periodicidade das propriedades químicas dos elementos e seus compostos tornou-se clara.

O átomo começou a ser visto como um sistema no centro do qual existe um núcleo carregado positivamente e elétrons carregados negativamente giram em torno dele. Nesse caso, os elétrons são agrupados no espaço perinuclear e se movem ao longo de certas órbitas, entrando nas camadas eletrônicas.

Todos os elétrons de um átomo são geralmente designados por números e letras. De acordo com esta notação, os principais números quânticos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 referem-se a camadas de elétrons, e as letras é, p, d, f, g– às subcamadas (órbitas) de cada casca. O primeiro shell (contando a partir do núcleo) possui apenas é-elétrons, o segundo pode ter é- E p- elétrons, terceiro – é-, p- E d-elétrons, quarto - é-,
p-, d- E f- elétrons, etc.

Cada camada pode acomodar um número muito específico de elétrons: o primeiro - 2, o segundo - 8, o terceiro - 18, o quarto e o quinto - 32 cada. As propriedades químicas dos elementos são determinadas pela estrutura das camadas eletrônicas externas e pré-externas dos átomos, ou seja, por quantos elétrons eles contêm.

O núcleo de um átomo consiste em partículas carregadas positivamente - prótons e partículas eletricamente neutras - nêutrons, muitas vezes chamadas em uma palavra - núcleons. O número atômico de um elemento (seu lugar na tabela periódica) é determinado pelo número de prótons no núcleo de um átomo de um determinado elemento. Número de massa Aátomo de um elemento é igual à soma do número de prótons Z e nêutrons N no núcleo: A = Z + N. Átomos do mesmo elemento com diferentes números de nêutrons no núcleo são seus isótopos.

As propriedades químicas dos diferentes isótopos do mesmo elemento não diferem entre si, mas as propriedades nucleares variam amplamente. Isto se manifesta principalmente na estabilidade (ou instabilidade) dos isótopos, que depende significativamente da proporção do número de prótons e nêutrons no núcleo. Isótopos de elementos estáveis ​​​​à luz são geralmente caracterizados por um número igual de prótons e nêutrons. Com o aumento da carga nuclear, ou seja, o número de série do elemento na tabela, esta relação muda. Núcleos pesados ​​estáveis ​​têm quase uma vez e meia mais nêutrons que prótons.

Assim como os elétrons atômicos, os núcleons também formam camadas. À medida que o número de partículas no núcleo aumenta, as camadas de prótons e nêutrons são preenchidas sucessivamente. Núcleos com conchas completamente preenchidas são os mais estáveis. Por exemplo, uma estrutura nuclear muito estável é caracterizada pelo isótopo de chumbo Pb-208, que preencheu camadas de prótons ( Z= 82) e nêutrons ( N = 126).

Essas camadas nucleares preenchidas são semelhantes às camadas eletrônicas preenchidas dos átomos. gases inertes, representando um grupo distinto na tabela periódica. Núcleos atômicos estáveis ​​com camadas de prótons ou nêutrons completamente preenchidas contêm certos números “mágicos” de prótons ou nêutrons: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114, 126, 184. Assim, átomos de elementos em geral, bem como nas propriedades químicas, a periodicidade das propriedades nucleares também é inerente. Dentre as diferentes combinações do número de prótons e nêutrons nos núcleos dos isótopos (par-par; par-ímpar; ímpar-par; ímpar-ímpar), estão os núcleos contendo um número par de prótons e um número par de nêutrons que se distinguem pela maior estabilidade.

A natureza das forças que mantêm prótons e nêutrons no núcleo ainda não está suficientemente clara. Acredita-se que forças de atração gravitacionais muito fortes atuem entre os núcleons, o que contribui para aumentar a estabilidade dos núcleos.

PARA Em meados dos anos trinta do século passado, a tabela periódica desenvolveu-se tanto que mostrava a posição de 92 elementos. O número de série 92 era o urânio – o último elemento pesado natural encontrado na Terra em 1789. Dos 92 elementos da tabela, apenas os elementos com números de série 43, 61, 85 e 87 não foram identificados com precisão na década de trinta. Eles foram descobertos e estudados mais tarde. O elemento terras raras com número atômico 61, o promécio, foi encontrado em pequenas quantidades em minérios como produto da decomposição espontânea do urânio. Uma análise dos núcleos atômicos dos elementos ausentes mostrou que todos eles são radioativos e, devido à sua meia-vida curta, não podem existir na Terra em concentrações perceptíveis.

Devido ao fato de o último elemento pesado encontrado na Terra ter sido o elemento com número atômico 92, pode-se supor que este seja o limite natural da tabela periódica. No entanto, as conquistas da física atômica indicaram o caminho ao longo do qual foi possível ultrapassar os limites da tabela periódica estabelecida pela natureza.

Elementos com b Ó números atômicos superiores aos do urânio são chamados de transurânios. Esses elementos são de origem artificial (sintética). São obtidos por reações de transformação nuclear de elementos encontrados na natureza.

A primeira tentativa, embora não totalmente bem-sucedida, de descobrir a região transurânica da tabela periódica foi feita pelo físico italiano Enrico Fermi em Roma, logo após a comprovação da existência de nêutrons. Mas apenas em 1940-1941. Cientistas americanos da Universidade da Califórnia em Berkeley obtiveram sucesso na descoberta dos dois primeiros elementos transurânicos, nomeadamente o neptúnio (número atômico 93) e o plutônio (número atômico 94).

Os métodos de obtenção de elementos transurânicos baseiam-se em diversos tipos de reações nucleares.

O primeiro tipo é a fusão de nêutrons. Neste método, nos núcleos de átomos pesados ​​irradiados com nêutrons, um dos nêutrons se transforma em próton. A reação é acompanhada pelo chamado decaimento eletrônico (– decaimento) – a formação e ejeção de uma partícula carregada negativamente (elétron) do núcleo com enorme energia cinética. A reação é possível quando há excesso de nêutrons no núcleo.

A reação oposta é a transformação de um próton em nêutron com a emissão de uma partícula + carregada positivamente (pósitron). Tal decaimento de pósitrons (+ decaimento) é observado quando há falta de nêutrons nos núcleos e leva a uma diminuição na carga do núcleo, ou seja, para diminuir o número atômico de um elemento em um. Um efeito semelhante é alcançado quando um próton é convertido em um nêutron pela captura de um elétron orbital próximo.

Novos elementos transurânicos foram obtidos pela primeira vez a partir do urânio pelo método de fusão de nêutrons em reatores nucleares (como produtos da explosão de bombas nucleares), e posteriormente sintetizados por meio de aceleradores de partículas - cíclotrons.

O segundo tipo é a reação entre os núcleos dos átomos do elemento inicial (“alvo”) e os núcleos dos átomos dos elementos leves (isótopos de hidrogênio, hélio, nitrogênio, oxigênio e outros) utilizados como bombardeiros de partículas. Os prótons nos núcleos do “alvo” e do “projétil” têm um efeito positivo carga elétrica e sentem forte repulsa ao se aproximarem. Para superar as forças repulsivas e formar um núcleo composto, é necessário dotar os átomos do “projétil” de uma energia cinética muito elevada. Essa enorme energia é armazenada em cíclotrons através do bombardeio de partículas. O núcleo composto intermediário resultante possui bastante energia em excesso, que deve ser liberada para estabilizar o novo núcleo. No caso dos elementos transurânicos pesados, esse excesso de energia, quando não ocorre a fissão nuclear, é dissipado pela emissão de raios - (radiação eletromagnética de alta energia) e pela “evaporação” de nêutrons dos núcleos excitados. Os núcleos dos átomos do novo elemento são radioativos. Eles se esforçam para alcançar maior sustentabilidade mudando estrutura interna através de decaimento ou decaimento de elétrons radioativos e fissão espontânea. Tais reações nucleares são características dos átomos mais pesados ​​de elementos com números atômicos acima de 98.

A reação de fissão espontânea dos núcleos de átomos de elementos radioativos foi descoberta pelo nosso compatriota G.N. Flerov e pelo tcheco K.A. Um aumento no número atômico leva a uma rápida diminuição na meia-vida dos núcleos dos átomos dos elementos radioativos.

Em conexão com este fato, o notável cientista americano G.T. Seaborg, laureado. premio Nobel, que esteve envolvido na descoberta de nove elementos transurânicos, acreditava que a descoberta de novos elementos provavelmente terminaria aproximadamente no elemento número 110 (semelhante em propriedades à platina). Esta ideia sobre o limite da tabela periódica foi expressa na década de 60 do século passado com uma ressalva: a menos que sejam descobertos novos métodos de síntese de elementos e a existência de regiões ainda desconhecidas de estabilidade dos elementos mais pesados. Algumas dessas oportunidades foram identificadas.

O terceiro tipo de reações nucleares para a síntese de novos elementos é a reação entre íons de alta energia e massa atômica média (cálcio, titânio, cromo, níquel) como bombardeio de partículas e átomos de elementos estáveis ​​​​(chumbo, bismuto) como um “ alvo” em vez de isótopos radioativos pesados. Esta forma de obtenção de elementos mais pesados ​​​​foi proposta em 1973 pelo nosso cientista Yu.Ts. do JINR e foi utilizada com sucesso em outros países. A principal vantagem do método de síntese proposto foi a formação de núcleos compostos menos “quentes” quando os núcleos “projétil” e “alvo” se fundiram. A liberação do excesso de energia dos núcleos compostos, neste caso, ocorreu como resultado da “evaporação” de um número significativamente menor de nêutrons (um ou dois em vez de quatro ou cinco).

Uma reação nuclear incomum entre íons do isótopo raro Ca-48, acelerado em um ciclotron
U-400, e átomos do elemento actinídeo cúrio Cm-248 com a formação do elemento-114 (“eca-chumbo”) foram descobertos em Dubna em 1979. Verificou-se que nesta reação se forma um núcleo “frio” que não “evapora” um único nêutron, e todo o excesso de energia é levado por uma partícula. Isto significa que para a síntese de novos elementos também pode ser implementado quarto tipo reações nucleares entre íons acelerados de átomos com números de massa médios e átomos de elementos transurânicos pesados.

EM No desenvolvimento da teoria do sistema periódico de elementos químicos, um papel importante foi desempenhado pela comparação das propriedades químicas e da estrutura das camadas eletrônicas dos lantanídeos com números de série 58-71 e dos actinídeos com números de série 90-103. Foi demonstrado que a semelhança das propriedades químicas dos lantanídeos e actinídeos se deve à semelhança de suas estruturas eletrônicas. Ambos os grupos de elementos são um exemplo de linha de transição interna com preenchimento sequencial 4 f- ou 5 f- invólucros eletrônicos, respectivamente, após o preenchimento do exterior é- E R-orbitais eletrônicos.

Elementos com números da tabela periódica iguais ou superiores a 110 foram chamados de superpesados. O progresso na descoberta destes elementos torna-se cada vez mais difícil e demorado, porque... Não basta sintetizar um novo elemento; é necessário identificá-lo e provar que o novo elemento possui propriedades exclusivas dele. As dificuldades são causadas pelo fato de haver um pequeno número de átomos disponíveis para estudar as propriedades de novos elementos. O tempo durante o qual um novo elemento pode ser estudado antes que ocorra o decaimento radioativo é geralmente muito curto. Nestes casos, mesmo quando se obtém apenas um átomo de um novo elemento, utiliza-se o método dos traçadores radioativos para detectá-lo e estudo preliminar de algumas características.

O elemento 109, meitnério, é o último elemento da tabela periódica apresentada na maioria dos livros didáticos de química. O elemento 110, que pertence ao mesmo grupo da tabela periódica da platina, foi sintetizado pela primeira vez em Darmstadt (Alemanha) em 1994 usando um poderoso acelerador de íons pesados ​​de acordo com a reação:

A meia-vida do isótopo resultante é extremamente curta. Em agosto de 2003, a 42ª Assembleia Geral da IUPAC e o Conselho da IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) aprovaram oficialmente o nome e o símbolo do elemento 110: darmstadtium, Ds.

Lá, em Darmstadt, em 1994, o elemento 111 foi obtido pela primeira vez expondo um feixe de íons isótopos 64 28 Ni a 209 átomos de 83 Bi como um “alvo”. Por decisão de 2004, a IUPAC reconheceu a descoberta e aprovou a proposta de nomear o elemento 111 roentgenium, Rg, em homenagem ao notável físico alemão W.K. X-raios, aos quais ele deu esse nome devido à incerteza de sua natureza.

Segundo informações recebidas do JINR, no Laboratório de Reações Nucleares que leva seu nome. G.N. Flerov sintetizou elementos com números de série 110–118 (com exceção do elemento-117).

Como resultado da síntese de acordo com a reação:

em Darmstadt, em 1996, vários átomos do novo elemento 112 foram obtidos, decaindo para liberar partículas. A meia-vida deste isótopo foi de apenas 240 microssegundos. Um pouco mais tarde, no JINR, foi realizada uma busca por novos isótopos do elemento 112, irradiando átomos de U-235 com íons Ca-48.

Em Fevereiro de 2004, em prestigiado revistas científicas houve relatos da descoberta no JINR por nossos cientistas, juntamente com pesquisadores americanos do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (EUA), de dois novos elementos com os números 115 e 113. Este grupo de cientistas em experimentos realizados em julho-agosto de 2003 na U. -400 ciclotron com separador cheio de gás, na reação entre átomos de Am-243 e íons do isótopo Ca-48, 1 átomo do isótopo do elemento-115 com número de massa de 287 e 3 átomos com número de massa de 288 foram sintetizados. Todos os quatro átomos do elemento 115 decaíram rapidamente com a liberação de partículas e a formação de isótopos do elemento 113 com números de massa 282 e 284. O isótopo mais estável 284113 teve uma meia-vida de cerca de 0,48 s. . Ele entrou em colapso com a emissão de partículas e se transformou no isótopo roentgênio 280 Rg.

Em setembro de 2004, um grupo de cientistas japoneses do Instituto de Pesquisa Físico-Química liderado por Kosuki Morita (Kosuke Morita) afirmaram que sintetizaram o elemento 113 de acordo com a reação:

Quando decai com liberação de partículas, obtém-se o isótopo roentgênio 274 Rg. Por se tratar do primeiro elemento artificial obtido pelos cientistas japoneses, estes consideraram que tinham o direito de propor chamá-lo de “Japão”.

A síntese incomum do isótopo do elemento 114 com número de massa 288 a partir do cúrio já foi observada acima. Em 1999, apareceu uma mensagem sobre a produção do mesmo isótopo do elemento 114 no JINR, bombardeando átomos de plutônio com número de massa 244 com íons Ca-48.

Também foi anunciado que elementos com números de série 118 e 116 foram descobertos como resultado de estudos conjuntos de longo prazo de reações nucleares dos isótopos califórnio Cf-249 e isótopo de cúrio Cm-245 com um feixe de íons pesados ​​​​Ca-48, transportado elaborado por cientistas russos e americanos no período 2002-2005. no JINR. O elemento 118 fecha o 7º período da tabela periódica; em suas propriedades, é um análogo do gás nobre radônio. O elemento 116 deve ter algumas propriedades em comum com o polônio.

Tradicionalmente, a descoberta de novos elementos químicos e a sua identificação deve ser confirmada por uma decisão da IUPAC, mas o direito de propor nomes para os elementos é deixado aos descobridores. Como um mapa da Terra, a tabela periódica refletia os nomes dos territórios, países, cidades e centros científicos, onde foram descobertos e estudados elementos e seus compostos, imortalizou os nomes de cientistas famosos que deram uma grande contribuição para o desenvolvimento do sistema periódico dos elementos químicos. E não é por acaso que o elemento 101 recebeu o nome de D.I.

Para responder à questão de onde pode estar o limite da tabela periódica, certa vez foi feita uma avaliação das forças eletrostáticas de atração dos elétrons internos dos átomos para um núcleo carregado positivamente. Quanto maior o número atômico de um elemento, mais a “capa” de elétrons ao redor do núcleo é comprimida e mais fortemente os elétrons internos são atraídos para o núcleo. Deve chegar um momento em que os elétrons começarão a ser capturados pelo núcleo. Como resultado desta captura e redução da carga nuclear, a existência de elementos muito pesados ​​torna-se impossível. Uma situação catastrófica semelhante deve surgir quando o número de série do elemento for 170–180.

Esta hipótese foi refutada e foi demonstrado que não existem restrições à existência de elementos muito pesados ​​​​do ponto de vista das ideias sobre a estrutura das conchas eletrónicas. As limitações surgem como resultado da instabilidade dos próprios núcleos.

No entanto, deve ser dito que o tempo de vida dos elementos diminui irregularmente com o aumento do número atômico. A próxima região esperada de estabilidade de elementos superpesados, devido ao aparecimento de nêutrons fechados ou camadas de prótons do núcleo, deveria estar nas proximidades de um núcleo duplamente mágico com 164 prótons e 308 nêutrons. As possibilidades de descoberta de tais elementos ainda não estão claras.

Assim, a questão do limite da tabela periódica dos elementos ainda permanece. Com base nas regras para preencher camadas de elétrons com o aumento do número atômico de um elemento, o 8º período previsto da tabela periódica deve conter elementos superactinídeos. O lugar que lhes foi atribuído na tabela periódica de D.I. Mendeleev corresponde a III. grupo de elementos, semelhante aos já conhecidos elementos transurânicos de terras raras e actinídeos.

No final do segundo milênio, o acadêmico Vitaly Lazarevich Ginzburg compilou uma lista de trinta problemas de física e astrofísica que considerou os mais importantes e interessantes (ver “Ciência e Vida” nº 11, 1999). Nesta lista, o número 13 indica a tarefa de encontrar elementos superpesados. Então, há 12 anos, o académico observou com desilusão que “a existência de núcleos transurânicos de vida longa (estamos a falar de milhões de anos) em raios cósmicos ainda não foi confirmada”. Hoje foram descobertos vestígios de tais núcleos. Isto dá esperança de finalmente descobrir a Ilha de Estabilidade dos núcleos superpesados, cuja existência já foi prevista pelo físico nuclear Georgy Nikolaevich Flerov.

A questão é se existem elementos mais pesados ​​que o urânio-92 (238 U é o seu isótopo estável), por muito tempo permaneceram abertos, pois não foram observados na natureza. Acreditava-se que não existiam elementos estáveis ​​com número atômico superior a 180: a poderosa carga positiva do núcleo destruiria os níveis internos dos elétrons de um átomo pesado. No entanto, logo ficou claro que a estabilidade de um elemento é determinada pela estabilidade de seu núcleo, e não pela casca. Núcleos com número par de prótons Z e nêutrons N são estáveis, entre os quais núcleos com o chamado número mágico de prótons ou nêutrons - 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 - são especialmente proeminentes - por exemplo, estanho, chumbo. E os mais estáveis ​​são os “núcleos duplamente mágicos”, nos quais o número de nêutrons e prótons é mágico, digamos, hélio e cálcio. Este é o isótopo de chumbo 208 Pb: tem Z = 82, N = 126. A estabilidade do elemento depende extremamente da proporção do número de prótons e nêutrons em seu núcleo. Por exemplo, o chumbo com 126 nêutrons é estável, mas seu outro isótopo, que possui mais um nêutron no núcleo, decai em mais de três horas. Mas, observou V.L. Ginzburg, a teoria prevê que um certo elemento X com número de prótons Z = 114 e nêutrons N = 184, ou seja, com número atômico de massa A = Z + N = 298, deveria viver aproximadamente 100 milhões de anos. .

Hoje, muitos elementos foram obtidos artificialmente até o 118º - 254 Uuo inclusive. É o não-metal mais pesado, presumivelmente um gás inerte; seus nomes convencionais são ununoctium (é formado a partir das raízes dos algarismos latinos - 1, 1, 8), eka-radônio e Mw moscoviano. Todos os elementos criados pelo homem já existiram na Terra, mas decaíram com o tempo. Por exemplo, o plutônio-94 tem 16 isótopos e apenas 244 Pu tem meia-vida T ½ = 7,6 10 7 anos; neptúnio-93 tem 12 isótopos e 237 Np T ½ = 2,14 10 6 anos. Essas meias-vidas mais longas entre todos os isótopos desses elementos são muito menores que a idade da Terra - (4,5–5,5) 10 9. Traços insignificantes de neptúnio, encontrados em minérios de urânio, são produtos de reações nucleares sob a influência de nêutrons da radiação cósmica e da fissão espontânea do urânio, e o plutônio é uma consequência do decaimento beta do neptúnio-239.

Os elementos que desapareceram durante a existência da Terra são obtidos de duas maneiras. Em primeiro lugar, um nêutron extra pode ser conduzido para o núcleo de um elemento pesado. Lá ele sofre decaimento beta, formando um próton, um elétron e um antineutrino de elétron: n 0 → p + e – + v e. A carga nuclear aumentará em um - um novo elemento aparecerá. Foi assim que foram obtidos elementos artificiais até o férmio-100 (seu isótopo 257 Fm tem meia-vida de 100 anos).

Elementos ainda mais pesados ​​são criados em aceleradores, que aceleram e colidem núcleos, por exemplo ouro (ver “Ciência e Vida” nº 6, 1997). Foi exatamente assim que os 117º e 118º elementos foram obtidos no laboratório de reações nucleares do Joint Institute for Nuclear Research (JINR, Dubna). Além disso, a teoria prevê que núcleos superpesados ​​estáveis ​​deveriam existir muito além dos elementos radioativos pesados ​​atualmente conhecidos. O físico russo G. N. Flerov descreveu o sistema de elementos na forma de um arquipélago simbólico, onde elementos estáveis cercado por um mar de isótopos de vida curta que talvez nunca sejam descobertos. Na ilha principal do arquipélago ocorrem picos dos elementos mais estáveis ​​- Cálcio, Estanho e Chumbo; além do Estreito de Radioatividade fica a Ilha dos Núcleos Pesados ​​com picos de Urânio, Neptúnio e Plutônio; E ainda mais longe deverá estar uma misteriosa ilha de estabilidade de elementos superpesados, semelhante à já citada - X-298.

Apesar de todos os sucessos experimentais e física Teórica, a questão permanece em aberto: existem elementos superpesados ​​​​na natureza ou são substâncias puramente artificiais, feitas pelo homem, semelhantes aos materiais sintéticos - náilon, náilon, lavsan - nunca criados pela natureza?

Existem condições para a formação de tais elementos na natureza. Eles são criados nas profundezas dos pulsares e durante explosões de supernovas. Os fluxos de nêutrons neles atingem uma densidade enorme - 10 38 n 0 /m 2 e são capazes de gerar núcleos superpesados. Eles se espalham pelo espaço em um fluxo de raios cósmicos intergalácticos, mas sua participação é extremamente pequena - apenas algumas partículas por metro quadrado por ano. Portanto, surgiu a ideia de utilizar um detector-armazenamento natural de radiação cósmica, no qual núcleos superpesados ​​deveriam deixar um traço específico e facilmente reconhecível. Os meteoritos serviram com sucesso como tais detectores.

Um meteorito – um pedaço de rocha arrancado do seu planeta mãe por alguma catástrofe cósmica – viaja pelo espaço durante centenas de milhões de anos. É continuamente “disparado” por raios cósmicos, que consistem em 90% de núcleos de hidrogênio (prótons), 7% de núcleos de hélio (dois prótons) e 1% de elétrons. Os 2% restantes consistem em outras partículas, que podem incluir núcleos superpesados.

Pesquisadores do Instituto de Física que leva seu nome. P. N. Lebedev (FIAN) e o Instituto de Geoquímica e Química Analítica que leva seu nome. V.I. Vernadsky (GEOKHI RAS) está estudando dois palasitos - meteoritos de ferro-níquel intercalados com olivina (um grupo de minerais translúcidos nos quais Mg 2, (Mg, Fe) 2 e (Mn, Fe) 2 são adicionados ao dióxido de silício SiO 4 em proporções diferentes; a olivina transparente é chamada de crisólita). A idade desses meteoritos é de 185 e 300 milhões de anos.

Núcleos pesados, voando através de um cristal de olivina, danificam sua rede, deixando nela seus rastros - rastros. Eles se tornam visíveis após o tratamento químico do cristal - gravação. E como a olivina é translúcida, esses rastros podem ser observados e estudados ao microscópio. Pela espessura da trilha, seu comprimento e forma, pode-se avaliar a carga e a massa atômica do núcleo. A pesquisa é muito complicada pelo fato de os cristais de olivina terem dimensões da ordem de vários milímetros e o trajeto de uma partícula pesada ser muito mais longo. Portanto, a magnitude de sua carga deve ser avaliada por dados indiretos - a taxa de corrosão, uma diminuição na espessura da trilha, etc.

O trabalho para encontrar vestígios de partículas superpesadas na ilha de estabilidade foi denominado “Projeto Olympia”. No âmbito deste projeto, foram obtidas informações sobre aproximadamente seis mil núcleos com carga superior a 55 e três núcleos ultrapesados, cujas cargas estão na faixa de 105 a 130. Todas as características das trilhas desses núcleos foram medido por um complexo de equipamentos de alta precisão criado no Lebedev Physical Institute. O complexo reconhece automaticamente as trilhas, determina seus parâmetros geométricos e, extrapolando os dados de medição, encontra o comprimento estimado da trilha antes de parar no maciço de olivina (lembre-se que o tamanho real de seu cristal é de vários milímetros).

Os resultados experimentais obtidos confirmam a realidade da existência de elementos superpesados ​​​​estáveis ​​​​na natureza.