Воскрешение «вымерших» химических элементов

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Мы не знаем, сколько звезд и планет возникло и погибло за миллиарды лет существования Вселенной. Но точно известно, что все это время, с неумолимостью рока, ежечасно, ежеминутно, ежесекундно идет ядерный распад: за строго отмеренный срок от ядер атомов того или иного химического элемента остается лишь половина. И потому из грандиозного многообразия и богатства природа сохранила для нас всего лишь около 90 элементов (самый тяжелый из них, уран, занимает в таблице Менделеева номер 92).

Еще не так давно считалось, что атомный распад необратим. Однако человеческий разум вступил в борьбу с безжалостным временем, и людям удалось перехитрить природу. Было создано тринадцать новых элементов — вплоть до № 105, «вымерших» за многие миллиарды лет до появления первого живого существа на Земле. А ведь возрождение какого-нибудь исчезнувшего животного, вроде бронтозавра, стало бы сенсацией!

Каждое ядро имеет несколько атомных братьев — изотопов. Они занимают тот же номер в таблице Менделеева, то есть имеют тот же заряд, но другую массу — большую или меньшую, в зависимости от числа составляющих их нейтронов. По теории, в природе возможно существование пяти тысяч различных вариантов ядерных систем, распадающихся за достаточно большое время, чтобы их можно было назвать атомными ядрами. Изучено же из них лишь около полутора тысяч. Но и это дало человечеству неоценимые знания. Власть над атомом преобразовала технику. Искусственно полученный элемент плутоний оказался незаменимым ядерным горючим для атомных электростанций. Кюрий — источник тепла в изотопных микрогенераторах. Многие методы ядерной физики перекочевали прямо в промышленность, подсказав способы анализа, в миллиарды раз более чувствительные, чем даже меченые атомы.

Ядерное сафари

Естественно стремление ученых изучить и «возродить» еще две-три тысячи атомных «бронтозавров» — ведь они могут принести бесценное знание. Отсюда и интерес, проявляемый физиками разных стран к синтезу все более и более тяжелых элементов — к суперядрам с трехзначными номерами.

Современная физика, открывая перед человечеством неизведанные и недоступные глубины микромира и космоса, требует, в свою очередь, сложных и дорогостоящих приборов и установок, мгновенного обмена информацией, координации усилий. Поэтому она становится все более интернациональной наукой; ученые разных стран работают сообща для единой цели — блага человечества.

Раньше казалось, что двигаться дальше, за край таблицы Менделеева, невозможно. Пределом мечтаний был элемент № 105, и уж совсем фантастичными казались 106—107-й. Ведь чем тяжелее элемент, тем быстрее он распадается — взрывается от собственной тяжести. Потому и «вымерли» давным-давно все «мамонты и бронтозавры» ядерного мира. Уже для 104-го предсказания теоретиков были почти безнадежными: предполагаемое время его жизни измерялось в сотых долях секунды. Однако эксперимент выявил, что это пророчество было ошибочным. Элемент № 104, впервые синтезированный в Дубне, жил целых три секунды. Позже в Дубне и в Соединенных Штатах были синтезированы разные изотопы элементов № 102, № 103 и № 105 и уточнены времена их жизни.

Теоретики тщательно пересмотрели свои прогнозы и на основе новых данных о возможном строении электронных оболочек тяжелых элементов отменили прежние суровые приговоры. По современным представлениям, в бурном, изменчивом, взрывающемся море Заурании существуют островки устойчивости — сверхтяжелые элементы с особо компактной упаковкой электронов в оболочках. По расчетам, выполненным теоретиками, можно предполагать, что эти островки находятся в районе элементов 106—114-го, а также 124—126-го. Они даже допускают, что время жизни элементов № 110—114 может быть сравнимо с возрастом Земли!

Но если так — значит, не все бронтозавры повымерли, и где-то они бродят «в естественном состоянии». Надо только суметь их обнаружить.

Автор: Елена Кноре.