Знайомтеся 102-й елемент

102-й елемент. Його називали раніше «нобелій». Чому раніше? Справа в тому, що право на назву мають першовідкривачі. Коли в 1957 році об’єднана група шведських, американських і англійських фізиків відкрила новий, 102-й елемент, шведи назвали його Нобель, на честь свого знаменитого співвітчизника – винахідника динаміту. Але, на жаль, сталася помилка. Це з’ясувалося приблизно через рік, коли американці, в точності повторивши експеримент, нічого не виявили. Одночасно група російських вчених показала, що час життя того ізотопу 102-го елемента, на відкриття якого претендували шведи, повинен бути не 10 хвилин, як вони стверджували, а від 2 до 40 секунд. Отже, шведи спостерігали щось не те. Так був підписаний «смертний вирок» Нобелю.

Трохи пізніше, в 1958 році, американці оголосили про відкриття ними одного з ізотопів 102-го елемента. Це був перший, але кілька дещо невпевнений крок на шляху вирішення завдання.

102-й елемент можна отримати, бомбардуючи ядра урану (порядковий номер 92) ядрами неону (порядковий помер 10). Теоретично все ясно, а на практиці атом 102-го елемента виходить тільки в одному зі ста мільйонів випадків. Справа в тому, що коли ядро неону проникає в ядро урану, воно приносить із собою занадто багато енергії. Утворене ядро як би скипає і миттєво розлітається на два осколки. І лише одне із ста мільйонів ядер «випаровує» 4 нейтрона і перетворюється на «холодне» ядро 102-го. Причому, чим більше буде падати прискорених до певної енергії ядер неону на уранову мішень, тим з більшою ймовірністю можна чекати появи 102-го елемента.

У 1962 році в Дубні, в Об’єднаному інституті ядерних досліджень, запрацював на повну потужність циклотрон для прискорення багатозарядних іонів. Інтенсивність пучка іонів в ньому перевершувала в сотні разів інтенсивність в наявних прискорювачах. Коли все було приведено в бойову готовність, почалися досліди.

Труднощі почалися з самого початку. Циклотрон не мав спеціального виведення пучка частинок, тому було вирішено помістити основну експериментальну апаратуру прямо у вакуумну камеру прискорювача. Для цього апаратур потрібно було зробити дуже компактним – трохи менше звичайного кімнатного телефону.

Коли в ході експериментів були отримані 700 атомів 102-го, виникла друга трудність: треба було довести, що отримані саме атоми нового ізотопу 102-го елемента.

Давайте на хвилинку заглянемо в ту «кухню», де виготовлявся 102-й елемент. Прискорені іони неону, б’ючись об тонку уранову мішень, народжують ядра 102-го. За мішенню знаходиться газ аргон. Отримані в результаті зіткнення ядра 102-го елемента, пролітаючи крізь аргон, гальмуються в ньому і повільно осідають на своєрідний конвеєр – металеву стрічку, яка виносить їх із зони опромінення в особливий збірник. Там ядро 102-го елемента, випустивши альфа-частинку, перетворюєте у фермій. Ядро фермію, отримавши імпульс віддачі, зривається з «конвеєра» і підхоплене електричним полем, потрапляє на срібну фольгу.

Властивості фермію добре вивчені. За його кількістю і розподілом вздовж «конвеєра» можна впевнено судити про число атомів 102-го елемента і період його напіврозпаду. Адже ядро фермію теж випускає альфа-частинки. Спектр цих альфа-частинок, тобто розподіл їх по енергії, є його візитною карткою. Але на фользі багато інших трансуранових елементів, і всі вони випускають альфа-частинки. Щоб вибратися з цієї «каші» альфа-частинок, потрібно хімічно відокремити фермій від інших елементів. Це вже завдання хімії, але навіть неспеціаліст розуміє, як важко виробляти хімічні реакції, коли маєш лічені десятки атомів. З цим завданням блискуче впорався радіохімік В. А. Єрмаков.

Коли досліди підходили до кінця, із США прийшло повідомлення про роботу С. Юханссена, великого фахівця з трансуранових елементів. Він стверджував, що ізотоп-256 повинен мати час життя порядку однієї сотої секунди. Атоми ж 102-го, створені вченими, жили 8 секунд. Розбіжність в тисячу разів!

Фізики припускають, що, рухаючись все далі по таблиці Менделєєва, ми отримаємо трансуранові елементи з досить великим періодом напіврозпаду. Критична ж маса у них (тобто кількість речовини, при якому починається ядерна реакція) буде невелика. Це дозволить створити невеликі реактори, які знайдуть широке застосування в самих різних областях. Зараз навіть важко передбачити всі ті блага, які отримають в своє розпорядження люди, опанувавши синтезом трансуранових елементів.