Воскресіння «вимерлих» хімічних елементів
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Ми не знаємо, скільки зірок і планет виникло і загинуло за мільярди років існування Всесвіту. Але точно відомо, що весь цей час, з невблаганністю року, щогодини, щохвилини, щосекунди йде ядерний розпад: за строго відміряний термін від ядер атомів того чи іншого хімічного елемента залишається лише половина. І тому з грандіозного різноманіття і багатства природа зберегла для нас всього лише близько 90 елементів (найважчий з них, уран, займає в таблиці Менделєєва номер 92).
Ще не так давно вважалося, що атомний розпад незворотній. Однак людський розум вступив в боротьбу з безжальним часом, і людям вдалося перехитрити природу. Було створено тринадцять нових елементів – аж до № 105, «вимерлих» за багато мільярдів років до появи першої живої істоти на Землі. А адже відродження якоїсь зниклої тварини, на кшталт бронтозавра, стало б сенсацією!
Кожне ядро має кілька атомних братів – ізотопів. Вони займають той же номер в таблиці Менделєєва, тобто мають той же заряд, але іншу масу – більшу чи меншу, в залежності від числа складових їх нейтронів. За теорією, у природі можливе існування п’яти тисяч різних варіантів ядерних систем, що розпадаються за досить великий час, щоб їх можна було назвати атомними ядрами. Вивчено ж з них лише близько півтори тисячі. Але і це дало людству неоціненні знання. Влада над атомом перетворила техніку. Штучно отриманий елемент плутоній виявився незамінним ядерним пальним для атомних електростанцій. Кюрій – джерело тепла в ізотопних мікрогенераторах. Багато методів ядерної фізики перекочували прямо в промисловість, підказавши способи аналізу, в мільярди разів чутливіші, ніж навіть мічені атоми.
Ядерне сафарі
Природно прагнення вчених вивчити і «відродити» ще дві-три тисячі атомних «бронтозаврів» – адже вони можуть принести безцінне знання. Звідси й інтерес, який виявляють фізики різних країн до синтезу все більш і більш важких елементів – до суперядр з тризначними номерами.
Сучасна фізика, відкриваючи перед людством незвідані і недоступні глибини мікросвіту і космосу, вимагає, в свою чергу, складних і дорогих приладів і установок, миттєвого обміну інформацією, координації зусиль. Тому вона стає все більш інтернаціональною наукою; вчені різних країн працюють спільно для єдиної мети – блага людства.
Раніше здавалося, що рухатися далі, за край таблиці Менделєєва, неможливо. Межею мрій був елемент № 105, і вже зовсім фантастичними здавалися 106-107-й. Адже чим важче елемент, тим швидше він розпадається – вибухає від власної ваги. Тому і «вимерли» давним-давно всі «мамонти і бронтозаври» ядерного світу. Вже для 104-го передбачення теоретиків були майже безнадійними: передбачуваний час його життя вимірювався в сотих частках секунди. Однак експеримент виявив, що це пророцтво було помилковим. Елемент № 104, вперше синтезований в Дубні жив цілих три секунди. Пізніше в Дубні та в Сполучених Штатах були синтезовані різні ізотопи елементів № 102, № 103 і № 105 та уточнені часи їхнього життя.
Теоретики ретельно переглянули свої прогнози і на основі нових даних про можливу будову електронних оболонок важких елементів скасували колишні суворі вироки. За сучасними уявленнями, в бурхливому, мінливому морі Зауранії існують острівці стійкості – надважкі елементи з особливо компактною упаковкою електронів в оболонках. За розрахунками, виконаними теоретиками, можна припускати, що ці острівці знаходяться в районі елементів 106-114-го, а також 124-126-го. Вони навіть допускають, що час життя елементів № 110-114 можна порівняти з віком Землі!
Але якщо так – значить, не всі бронтозаври повмирали, і десь вони бродять «в природному стані». Треба тільки зуміти їх виявити.
Автор: Олена Кнор.