Содержание
Таблицу Менделеева хотят расширить до 173 элементов
01 июля 2021
17:21
Наталия Теряева
Президент РАН Александр Сергеев (в центре) и академик Юрий Оганесян (второй слева) на международном совещании «Сверхтяжелые элементы» в Дубне.
Фото Наталия Теряева/Вести.Ru
Известный на весь мир советский и российский учёный Юрий Цолакович Оганесян. Сейчас академику 88 лет.
Фото Объединённого института ядерных исследований.
Временная шкала показывает, когда открывались те или иные элементы.
Перевод Вести.Ru.
Иллюстрация F-X Coudert, CNRS.
Период полураспада сверхтяжелых элементов исчисляется долями секунд. Перевод Вести.Ru.
Иллюстрация IAEA.
Последний химический элемент таблицы Менделеева сегодня имеет номер 118. Расчёты физиков и химиков показывают, что мы вполне можем создать 173 элемента. Как их получить, обсуждают в Дубне на международном совещании «Сверхтяжелые элементы».
Последний химический элемент таблицы Менделеева сегодня имеет номер 118. Речь об элементе под названием оганесон. Но расчёты физиков и химиков указывают на то, что мы вполне можем получить 173 элемента. Как это реализовать, ученые обсуждают в Дубне на международном совещании «Сверхтяжелые элементы».
В дискуссии участвуют президент РАН Александр Сергеев и члены Совета РАН по физике тяжелых ионов.
Совещание проходит в Дубне, так как именно здесь, в Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований, впервые в мире был синтезирован тот самый «конечный» 118-й элемент, а также пятерка других – со 113-го по 117-й.
Кстати, элемент под номером 118 назван оганесоном в честь академика Юрия Оганесяна, научного руководителя Лаборатории ядерных реакций. Его команда создала все шесть сверхтяжелых химических элементов от номера 113 до номера 118.
Известный на весь мир советский и российский учёный Юрий Цолакович Оганесян. Сейчас академику 88 лет.
Фото Объединённого института ядерных исследований.
Как дополнить Природу своими руками
Человечество в лице великих ученых еще в начале ХХ века пришло к выводу, что химические элементы можно не только находить в природе, но и создавать искусственно.
Первым «искусственным» элементом стал технеций, стоящий в таблице Менделеева под номером 43. Его синтезировали в 1937 году, а впоследствии обнаружили в ничтожных количествах в природе.
Сверхтяжелых элементов с номерами от 95-го до 118-го в природе не существует. Да и в стенах лаборатории сверхтяжелые элементы живут доли секунды.
Жизнь таких элементов столь коротка из-за их супертяжелых ядер, в которых в невероятной тесноте обитают почти три сотни протонов и нейтронов.
Напомним, что из протонов и нейтронов состоят ядра всех химических элементов. Но, чем больше в ядре протонов и нейтронов, тем сильнее взаимодействия между ними – как в толпе вагона метро.
Подобно выскакивающим из набитого вагона пассажирам, из переполненного ядра всякого сверхтяжелого элемента с облегчением вылетает на волю компания из двух протонов и двух нейтронов – альфа-частица. Так сверхтяжелый элемент превращается в более легкий и «жизнеспособный». Этот процесс физики называют альфа-распадом.
Таким образом, все сверхтяжелые элементы радиоактивны. И это объясняет, почему сверхтяжелых элементов нет в природе. Даже если они и образуются где-то в естественных условиях, человечество их попросту не может «поймать».
Так что синтез сверхтяжелых элементов сравним с актом творения Природы. Это сверхзадача, которая удивительным образом оказалась под силу человеку – его мысли и его технологиям.
Временная шкала показывает, когда открывались те или иные элементы. Перевод Вести.Ru.
Иллюстрация F-X Coudert, CNRS.
Есть ли пределы у Природы?
Создатели сверхтяжелых элементов, конечно, думали над вопросом, какое максимальное число протонов и нейтронов можно объединить в ядро и окружить облаком из электронов, чтобы такую конструкцию можно было назвать химическим элементом.
Четыре года назад группа новозеландских и американских физиков заявила: на оганесоне таблица Менделеева закончилась, и химическим элементам с номерами 119 и 120 уже не бывать.
Однако более поздние расчеты французских, шведских, польских, финских специалистов показали, что на оганесоне таблица Менделеева не закончится. Номер последнего элемента таблицы Менделеева – 173!
До него, конечно, еще нужно добраться, но дубненским физикам технология их создания уже понятна.
Для синтеза элементов выше 118-го в Объединенном институте ядерных исследований недавно построили «Фабрику сверхтяжелых элементов». Там собираются начать синтез химических элементов под номерами 119 и 120 осенью 2021 года.
Куда применить сверхтяжелые элементы?
Сверхтяжелые элементы могут стать волшебным инструментом получения частиц из пустоты, то есть из вакуума. Осуществить эту известную идею в Дубне на коллайдере NICA предложил 30 июня академик Юрий Оганесян. Коллайдер сейчас строится в Дубне и должен войти в строй через два года.
Согласно физической теории, сильное электрическое поле может рождать в вакууме пару двух частиц – электрон и позитрон.
Позитрон – это античастица для электрона. Он всем похож на электрон, только заряжен положительно.
Еще никому в мире не удалось получить электрон-позитронную пару из вакуума с помощью электрического поля.
Но коллайдер NICA будет способен ускорять тяжелые ядра урана. В ядре урана 92 протона. При сближении двух тяжелых ядер урана возникает очень сильное электрическое поле. Его создают заряды обоих ядер. Это сильное поле должно рождать в вакууме пару двух элементарных частиц – электрон и позитрон.
Что при этом будет происходить? Один протон из ядра урана будет забирать рожденный из вакуума электрон и превращаться вместе с ним в нейтрон. После этого в ядре урана останется 91 протон, а нейтронов станет на один больше.
Позитрон же улетит восвояси. Его «увидит» детектор, после чего физики сообщат миру о фундаментальном событии – рождении электрон-позитронной пары из вакуума с помощью электрического поля. Такое вот волшебство.
Второй вариант вынашивания и рождения электрон-позитронной пары из вакуума: создание сильного электрического поля с помощью мощного лазера.
Период полураспада сверхтяжелых элементов исчисляется долями секунд. Перевод Вести.Ru.
Иллюстрация IAEA.
Президент РАН Александр Сергеев в ходе своего доклада перед участниками совещания дополнил перечень новых физических явлений, которые можно будет получить на российских установках с помощью такого лазера. Также академик озвучил необходимые параметры такого инструмента.
К примеру, для рождения электрон-позитронной пары понадобится петаваттный лазер, то есть лазер мощностью 10-100 петаватт. Один петаватт равен 1015 Вт.
Лазерный центр такой выдающейся мощности для ядерно-физических исследований академик Сергеев предложил построить в Дубне. Его созданием инженеры займутся после завершения строительства коллайдера NICA.
Ранее мы сообщали о создании физиками новой периодической системы химических элементов, отражающей законы ядерной физики, а не химии.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
наука
лазер
периодическая таблица Менделеева
Объединенный институт ядерных исследований
Александр Сергеев
РАН
Юрий Оганесян
новости
Оганесон: попасть в клеточку
Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) утвердил названия четырёх новых элементов таблицы Менделеева: 113-го, 115-го, 117-го и 118-го. Последний назван в честь российского физика, академика Юрия Оганесяна. Учёные попадали «в клеточку» и раньше: Менделеев, Эйнштейн, Бор, Резерфорд, чета Кюри… Но лишь второй раз в истории это произошло при жизни учёного. Прецедент случился в 1997 году, когда такой чести удостоился Гленн Сиборг. Юрию Оганесяну давно пророчат Нобелевскую премию. Но, согласитесь, получить собственную клеточку в таблице Менделеева куда круче.
[note note_color=»#dcdcdc»]
Выпускник МИФИ, специалист в области ядерной физики, академик РАН, научный руководитель лаборатории ядерных реакций ОИЯИ.
Председатель научного совета РАН по прикладной ядерной физике. Имеет почётные звания в университетах и академиях Японии, Франции, Италии, Германии и ряда других стран. Лауреат Государственной премии СССР, кавалер орденов Трудового Красного Знамени, Дружбы народов, «За заслуги перед Отечеством» и пр. [/note]
В нижних строках таблицы вы легко найдёте уран, его атомный номер 92. Все последующие элементы начиная с 93-го — это так называемые трансураны. Некоторые из них появились примерно 10 миллиардов лет назад в результате ядерных реакций внутри звёзд. Следы плутония и нептуния были обнаружены в земной коре. Но большинство трансурановых элементов давно распалось, и теперь можно лишь предсказывать, какими они были, чтобы потом пытаться воссоздать в лабораторных условиях.
[pullquote][note note_color=»#dcdcdc»]
Гленн Сиборг (1912–1999). Американский химик и физик-ядерщик. Работал в Манхэттенском проекте по созданию атомной бомбы.
В 1951 году Сиборг и Макмиллан получили Нобелевскую премию «за открытия в области химии трансурановых элементов».[/note][/pullquote]
Первыми это сделали в 1940 году американские учёные Гленн Сиборг и Эдвин Макмиллан. Родился плутоний. Позднее группа Сиборга синтезировала америций, кюрий, берклий… К тому времени чуть ли не весь мир включился в гонку за сверхтяжёлыми ядрами.
В 1964 году новый химический элемент с атомным номером 104 впервые синтезировали в СССР, в Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ), который находится в подмосковной Дубне. Позднее этот элемент получил имя «резерфордий». Руководил проектом один из основателей института Георгий Флёров. Его имя тоже вписано в таблицу: флеровий, 114. По следам тех событий классик советской журналистики Валерий Аграновский написал документальную повесть «Взятие сто четвёртого». Цитаты из неё мы приводим в тексте.
Юрий Оганесян был учеником Флёрова и одним из тех, кто синтезировал резерфордий, потом дубний и более тяжёлые элементы.
Благодаря успехам советских учёных Россия вырвалась в лидеры трансурановой гонки и сохраняет этот статус до сих пор. [quote cite=» Из повести Валерия Аграновского «Взятие сто четвёртого», 1966 г.»]
«Мне по наивности казалось, что каждый физик по секрету от своих коллег всё же мечтает забраться внутрь атома, чтобы собственными глазами увидеть протоны и нейтроны, собственными руками пощупать их и до конца разгадать тайну их взаимодействия и ещё выяснить, нет ли у альфа-частиц, как у ангелов, маленьких крыльев, когда они вылетают из атома».
[/quote]
[pullquote][note note_color=»#dcdcdc»]
Георгий Флёров (1913–1990).
Советский физик-ядерщик, один из основателей Объединённого института ядерных исследований и лаборатории ядерных реакций в институте. Открыл спонтанное деление ядер урана, инициировал создание советской атомной бомбы. Один из пионеров поиска трансуранов, участвовал в открытии 103-го, 104-го, 105-го и 106-го элементов.[/note][/pullquote]
Как дают названия новым элементам? Научные коллективы — авторы открытий направляют свои предложения в IUPAC.
Комиссия рассматривает аргументы «за» и «против», исходя из следующих правил: «…вновь открытые элементы могут быть названы: (а) по имени мифологического персонажа или понятия (включая астрономический объект), (б) по названию минерала или аналогичного вещества, (в) по названию населённого пункта или географической области, (г) в соответствии со свойствами элемента или (д) по имени учёного».
На этот раз названия новым элементам присваивали долго, почти год. Дата объявления решения несколько раз отодвигалась. Напряжение нарастало. Наконец 28 ноября 2016 года, по истечении пятимесячного срока для приёма предложений и возражений общественности, комиссия не нашла причин отвергнуть нихоний, московий, теннессин и оганесон и утвердила их.
Кстати, суффикс «-он-» не очень типичен для химических элементов. Для оганесона он выбран потому, что по химическим свойствам новый элемент аналогичен инертным газам — это сходство подчёркивает созвучие с неоном, аргоном, криптоном, ксеноном.
Рождение нового элемента — событие исторического масштаба.
На сегодняшний день синтезированы элементы седьмого периода до 118-го включительно, и это не предел. Впереди 119-й, 120-й, 121-й… Изотопы элементов с атомными номерами более 100 зачастую живут не более тысячной доли секунды. И кажется, чем тяжелее ядро, тем короче его жизнь. Это правило действует до 113-го элемента включительно. В 1960-х годах Георгий Флёров предположил, что оно не обязано неукоснительно соблюдаться по мере углубления в таблицу. Но как это доказать? Поиск так называемых островов стабильности более 40 лет был одной из важнейших задач физики. В 2006 году коллектив учёных под руководством Юрия Оганесяна подтвердил их существование. Научный мир вздохнул с облегчением: значит, смысл искать всё более тяжёлые ядра есть.
[Кот Шрёдингера] Юрий Цолакович, что же всё-таки представляют собой острова стабильности, о которых много говорят в последнее время?
[Юрий Оганесян] Вы знаете, что ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Но только строго определённое количество этих «кирпичиков» связаны друг с другом в единое тело, которое представляет ядро атома.
Комбинаций, которые «не срабатывают», оказывается больше. Поэтому, в принципе, наш мир находится в море нестабильности. Да, есть ядра, которые остались со времён образования Солнечной системы, они стабильны. Водород, например. Участки с такими ядрами будем называть «континентом». Он постепенно уходит в море нестабильности по мере того, как мы продвигаемся к более тяжёлым элементам. Но, оказывается, если далеко уйти от суши, возникает остров стабильности, где рождаются ядра-долгожители. Остров стабильности — это открытие, которое уже сделано, признано, но точное время жизни долгожителей на этом острове пока не предсказывается достаточно хорошо.
[quote cite=» Из повести Валерия Аграновского «Взятие сто четвёртого», 1966 г.»]
«Итак, что значит искусственным путём получить новый элемент? Это значит изменить количество протонов в атомном ядре уже известного элемента так, чтобы ядро изменило свой порядковый номер. Если взять, например, ядро плутония (атомный вес — 94), влить в него ядро неона (атомный вес — 10), а потом заставить выпустить четыре нейтрона, то и получится 104-й элемент».
[/quote]
[КШ] Как были открыты острова стабильности?
[ЮО] Мы долго их искали. Когда ставится задача, важно, чтобы был однозначный ответ «да» или «нет». Причин нулевого результата на самом деле две: либо ты не дотянулся, либо того, что ищешь, вообще нет. У нас был «ноль» до 2000 года. Мы думали, что, может быть, теоретики и правы, когда рисуют свои красивые картины, но нам до них не дотянуться. В 90-е мы пришли к выводу, что стоит усложнить эксперимент. Это противоречило реалиям того времени: нужна была новая техника, а средств не хватало. Тем не менее к началу ХХI века мы были готовы опробовать новый подход — облучать плутоний кальцием‑48.
[КШ] Почему для вас так важен кальций-48, именно этот изотоп?
[ЮО] Он имеет восемь лишних нейтронов. А мы знали, что остров стабильности там, где избыток нейтронов. Поэтому тяжёлый изотоп плутония‑244 облучали кальцием‑48. В этой реакции синтезировали изотоп сверхтяжёлого элемента 114 — флеровия‑289, который живёт 2,7 секунды.
В масштабах ядерных превращений это время считается достаточно длительным и служит доказательством того, что остров стабильности существует. Мы доплыли до него, и по мере продвижения вглубь стабильность только росла.
[КШ] Откуда бралась уверенность, что существуют острова стабильности?
[ЮО] Уверенность появилась, когда стало понятно, что ядро имеет структуру… Давно, ещё в 1928 году, наш великий соотечественник Георгий Гамов (советский и американский физик-теоретик. — «КШ») высказал предположение, что ядерное вещество похоже на каплю жидкости. Когда эту модель начали проверять, выяснилось, что она удивительно хорошо описывает глобальные свойства ядер. Но потом наша лаборатория получила результат, который коренным образом изменил эти представления. Мы выяснили, что в обычном состоянии ядро не ведёт себя подобно капле жидкости, не является аморфным телом, а имеет внутреннюю структуру. Без неё ядро существовало бы всего 10–19 секунд. Наличие же структурных свойств ядерной материи приводит к тому, что ядро живёт секунды, часы, и мы надеемся, что может жить сутки, а может быть, даже миллионы лет.
Возможно, это слишком смелое предположение, но мы надеемся и ищем трансурановые элементы в природе.
[КШ] Один из самых волнующих вопросов: есть ли предел разнообразию химических элементов? Или их бесконечно много?
[ЮО] Капельная модель предсказывала, что их не более ста, — таков предел существования новых элементов. Сегодня их открыто 118. Сколько ещё может быть?.. Надо понять отличительные свойства «островных» ядер, чтобы делать прогноз для более тяжёлых. С точки зрения микроскопической теории, которая учитывает структуру ядра, мир наш не кончается за сотым элементом уходом в море нестабильности. Когда мы говорим о пределе существования атомных ядер, то должны обязательно это учитывать.
[quote cite=» Из повести Валерия Аграновского «Взятие сто четвёртого», 1966 г.»]
«Летом 1959 года по одной из шоссейных дорог двигалась в Москву странная процессия. Впереди на мотоциклах — два капитана милиции, а за ними тяжёлый трейлер, обычно перевозящий танки.
На этот раз он тащил груз, укрытый брезентом и весящий не менее сорока тонн. В кабине машины сидел мрачный пятидесятилетний шофёр с неизменной трубкой во рту, которого грузчики называли Павликом. <…> А рядом с ним — молодой человек по имени Юрий Оганесян.
И вот однажды процессия остановилась перед мостом через речку. На знаках было написано, что сооружение выдерживает одиннадцать тонн. <…> Павлик мрачно посоветовал выйти всем из кабины, заклинить руль, включить скорость, и будь что будет. Оганесян даже не улыбнулся.
Он вёз в Дубну главную часть нового циклотрона, и с его приездом должно было наступить то счастливое равновесие между мыслью учёных и техническими возможностями, которое предопределяет успех».
[/quote]
На этот раз он тащил груз, укрытый брезентом и весящий не менее сорока тонн. В кабине машины сидел мрачный пятидесятилетний шофёр с неизменной трубкой во рту, которого грузчики называли Павликом. <…> А рядом с ним — молодой человек по имени Юрий Оганесян.[КШ] Есть ли достижение, которое вы считаете главным в жизни?
[ЮО] Я занимаюсь тем, что мне на самом деле интересно. Иногда увлекаюсь очень сильно. Иногда получается что-то, и я радуюсь, что получилось.
Это жизнь. Это не эпизод. Я не принадлежу к категории людей, которые мечтали быть научными работниками в детстве, в школе. Просто у меня хорошо получалось с математикой и физикой, поэтому я пошёл в тот вуз, где надо было сдавать эти экзамены. Ну, сдал. И вообще, я считаю, что в жизни мы все очень сильно подвержены случайностям. Правда ведь? Многие шаги мы делаем совершенно случайным образом. А потом, когда ты становишься взрослым, тебе задают вопрос: «Почему ты это сделал?» Ну, сделал и сделал. Это моё обычное занятие наукой.
// Ядерное оружие, космос, медицина
Нептуний используется для получения плутония. Теоретически может служить топливом для ядерных реакторов нового поколения, работающих на быстрых нейтронах.
Плутоний — в производстве ядерного оружия, ядерного топлива, атомной энергии, а также элементов питания в космических аппаратах. Именно плутониевая бомба была взорвана в 1945 году на полигоне Аламогордо в США во время первого в мире испытания ядерного оружия.
Америций — для синтеза других сверхтяжёлых элементов и создания контрольно-измерительных приборов (в частности, для детекторов дыма). Теоретически мог бы стать топливом для ядерных реакторов на межпланетных космических кораблях.
Кюрий — в некоторых областях ядерных технологий. Мог бы иметь и более широкое применение, но уж очень дорог.
Берклий — для получения одного из изотопов калифорния.
Калифорний — в лучевой терапии для лечения опухолей и получения новых элементов: для синтеза 118-го мишень из калифорния‑249 бомбардировали кальцием‑48.
Эйнштейний — для получения менделевия.
Фермий — для синтеза дальнейших элементов.
Остальные трансураны, начиная с менделевия, пока не нашли применения: жизнь их ядер слишком коротка.
[quote cite=» Из повести Валерия Аграновского «Взятие сто четвёртого», 1966 г.»]
«…Собираясь в Дубну, я понимал, что знаменитые сто пятьдесят ядер нового элемента, полученные группой Флёрова, не возвышаются горой в директорском кабинете наподобие ядрам французской мортиры в Историческом музее.
[/quote]
В этом смысле многочисленным гостям Дубны не только нечего дарить, но даже и показывать».
Сейчас ОИЯИ строит первую в мире фабрику сверхтяжёлых элементов на базе ускорителя ионов DRIBs‑III (Dubna Radioactive Ion Beams), самого мощного в своей области энергий. Там будут синтезировать сверхтяжёлые элементы восьмого периода (119, 120, 121) и производить радиоактивные материалы для мишеней. Эксперименты начнутся в конце 2017 — начале 2018 года. Андрей Попеко из лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова ОИЯИ рассказал, зачем всё это нужно.
[pullquote][note note_color=»#dcdcdc»]
Андрей Попеко. Заместитель директора лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова Объединённого института ядерных исследований.[/note][/pullquote]
[Кот Шрёдингера] Андрей Георгиевич, как предсказывают свойства новых элементов?
[Андрей Попеко] Основное свойство, из которого следуют все остальные, — это масса ядра.
Предсказать её очень сложно, но, исходя из массы, уже можно предположить, как ядро будет распадаться. Есть разные экспериментальные закономерности. Вы можете изучать ядро и, скажем, пытаться описать его свойства. Зная что-то о массе, можно говорить об энергии частиц, которые будет испускать ядро, делать предсказания о времени его жизни. Это довольно громоздко и не очень точно, но более-менее надёжно. А вот если ядро делится спонтанно, прогнозирование становится делом гораздо более сложным и менее точным.
[КШ] Что мы можем сказать о свойствах 118-го?
[АП] Он живёт 0,07 секунды и испускает альфа-частицы с энергией 11,7 МэВ. Это измерено. В дальнейшем можно сравнивать экспериментальные данные с теоретическими и поправлять модель.
[КШ] На одной из лекций вы говорили, что таблица, возможно, заканчивается на 174-м элементе. Почему?
[АП] Предполагается, что дальше электроны просто упадут на ядро.
Фото: Дарья Голубович / Фоторепортаж Дарьи Голубович из лаборатории ядерных реакций ОИЯИ.
На снимке: фрагмент сепаратора ACCULINNA-2, на котором изучается структура лёгких экзотических ядер.
[КШ] То есть?
[АП] Чем больше заряд ядра, тем сильнее оно притягивает электроны. Ядро — плюс, электроны — минус. В какой-то момент ядро притянет электроны настолько сильно, что они должны упасть на него. Наступит предел элементов.
[quote cite=» Из повести Валерия Аграновского «Взятие сто четвёртого», 1966 г.»]
«…Физики устроены так, что, когда у них нет эффекта, они не теряют надежд, а когда есть эффект, не теряют головы».
[/quote]
[КШ] Могут ли такие ядра существовать?
[АП] Полагая, что существует 174-й элемент, мы полагаем, что существует и его ядро. Но так ли это? Уран, 92-й элемент, живёт 4,5 млрд лет, а 118-й — меньше миллисекунды. Собственно, раньше считалось, что таблица заканчивается на элементе, время жизни которого пренебрежимо мало. Потом выяснилось, что не всё так однозначно, если двигаться по таблице.
Сначала время жизни элемента падает, потом, у следующего, немножко увеличивается, потом опять падает.
Фото: Дарья Голубович / Коридор легендарной лаборатории ядерных реакций ОИЯИ.
[КШ] Когда увеличивается — это и есть остров стабильности?
[АП] Это указание на то, что он есть. На графиках это хорошо видно.
[pullquote][note note_color=»#dcdcdc»]
Что ещё внесли в таблицу Менделеева
// 113-й, нихоний
«Нихон» по-японски означает «Страна восходящего солнца». Своим решением IUPAC хотел поддержать Японию, которая недавно включилась в трансурановую гонку, присоединившись к России, США и Германии.
// 115-й, московий
Это не в честь Москвы, а в честь Московской области, в которой находятся город Дубна и собственно Объединённый институт ядерных исследований. Напомним, что 105-й элемент таблицы Менделеева называется дубний.
// 117-й, теннессин
На территории штата Теннесси расположены Окриджская национальная лаборатория, Университет Вандербильта и Университет Теннесси, сотрудники которых внесли большой вклад в исследования сверхтяжёлых элементов.
[/note][/pullquote]
[КШ] Тогда что же такое сам остров стабильности?
[АП] Некоторая область, в которой находятся ядра изотопов, обладающие более долгим по сравнению с соседями временем жизни.
[КШ] Эту область ещё предстоит найти?
[АП] Пока только самый краешек зацепили.
[КШ] Что вы будете искать на фабрике сверхтяжёлых элементов?
[АП] Эксперименты по синтезу элементов занимают много времени. В среднем полгода непрерывной работы. Мы можем за месяц получить один атом 118-го элемента. Кроме того, мы работаем с высокорадиоактивными материалами, и наши помещения должны отвечать специальным требованиям. Но когда создавалась лаборатория, их ещё не было. Сейчас строится отдельное здание с соблюдением всех требований радиационной безопасности — только для этих экспериментов. Ускоритель сконструирован для синтеза именно трансуранов. Мы будем, во‑первых, подробно изучать свойства 117-го и 118-го элементов.
Во-вторых, искать новые изотопы. В-третьих, пробовать синтезировать ещё более тяжёлые элементы. Можно получить 119-й и 120-й.
[КШ] Планируются эксперименты с новыми материалами для мишеней?
[АП] Мы уже начали работать с титаном. На кальций потратили в общей сложности 20 лет — получили шесть новых элементов.
[КШ] К сожалению, научных областей, где Россия занимает ведущие позиции, не так много. Как нам удаётся побеждать в борьбе за трансураны?
[АП] Собственно, здесь лидерами всегда были Соединённые Штаты и Советский Союз. Дело в том, что основным материалом для создания атомного оружия был плутоний — его требовалось как-то получать. Потом задумались: а не использовать ли другие вещества? Из ядерной теории следует, что нужно брать элементы с чётным номером и нечётным атомным весом. Попробовали кюрий‑245 — не подошёл. Калифорний‑249 тоже. Стали изучать трансурановые элементы. Так получилось, что первыми этим вопросом занялись Советский Союз и Америка.
Потом Германия — там в 60-е годы была дискуссия: стоит ли ввязываться в игру, если русские с американцами уже всё сделали? Теоретики убедили, что стоит. В итоге немцы получили шесть элементов: со 107-го по 112-й.
Кстати, метод, который они выбрали, разрабатывал в 70-е годы Юрий Оганесян. И он, будучи директором нашей лаборатории, отпустил ведущих физиков помогать немцам. Все удивлялись: «Как это?» Но наука есть наука, здесь не должно быть конкуренции. Если есть возможность получить новые знания, надо участвовать.
[КШ] В ОИЯИ выбрали другой метод?
[АП] Да. Оказалось, что тоже удачный. Несколько позже подобные эксперименты стали проводить японцы. И синтезировали 113-й. Мы получили его почти на год раньше как продукт распада 115-го, но не стали спорить. Бог с ними, не жалко. Эта группа японская стажировалась у нас — многих из них мы знаем лично, дружим. И это очень хорошо. В некотором смысле это наши ученики получили 113-й элемент. Они же, кстати, подтвердили наши результаты.
Желающих подтверждать чужие результаты немного.
Фото: Дарья Голубович / Снова установка для исследования экзотических ядер ACCULINNA-2 — вид с другого ракурса.
[КШ] Для этого нужна определённая честность.
[АП] Ну да. А как по-другому? В науке, наверное, вот так.
[КШ] Каково это — изучать явление, которое по-настоящему поймут от силы человек пятьсот во всём мире?
[АП] Мне нравится. Я всю жизнь этим занимаюсь, 48 лет.
[quote cite=» Из повести Валерия Аграновского «Взятие сто четвёртого», 1966 г.»]
«Ни сосед по квартире, ни попутчик в поезде, ни дипломат на банкете, ни даже собственная жена в собственном доме не умеют быть достойными собеседниками, когда речь заходит о квантах или о странных свойствах америция. Отсюда и ореол таинственности».
[/quote]
[КШ] Большинству из нас невероятно сложно понять, чем вы занимаетесь. Синтез трансурановых элементов — не та тема, которую обсуждают за ужином с семьёй.
[АП] Мы генерируем новые знания, и они не пропадут. Если мы можем изучать химию отдельных атомов, значит, обладаем аналитическими методами высочайшей чувствительности, которые заведомо пригодны для изучения веществ, загрязняющих окружающую среду. Для производства редчайших изотопов в радиомедицине. А кто поймёт физику элементарных частиц? Кто поймёт, что такое бозон Хиггса?
[КШ] Да. Похожая история.
[АП] Правда, людей, понимающих, что такое бозон Хиггса, всё же больше, чем разбирающихся в сверхтяжёлых элементах… Эксперименты на Большом адронном коллайдере дают исключительно важные практические результаты. Именно в Европейском центре ядерных исследований появился интернет.
[КШ] Интернет — любимый пример физиков.
[АП] А сверхпроводимость, электроника, детекторы, новые материалы, методы томографии? Всё это побочные эффекты физики высоких энергий. Новые знания никогда не пропадут.
Фото: Дарья Голубович / Циклический имплантатор IC‑100 предназначен для ускорения тяжёлых ионов и формирования пучков этих частиц. Был разработан в лаборатории ядерных реакций ОИЯИ в 1985 году.
Фото: Дарья Голубович / Рулоны с трековыми мембранами — наноматериалом для очистки плазмы крови при лечении тяжёлых инфекционных заболеваний, устранении последствий химиотерапии. Эти мембраны разработали в лаборатории ядерных реакций ОИЯИ ещё в 1970-е годы.
Фото: Дарья Голубович / Сверхпроводящий ECR-источник, при помощи которого получают пучки высокозарядных ионов ксенона, йода, криптона, аргона.
// В честь кого называли химические элементы
Элемент: Ванадий
Когда открыт: 1801
В честь кого назван. Ванадис — скандинавская богиня любви, красоты, плодородия и войны (как у неё всё это получается?). Повелительница валькирий. Она же Фрейя, Гефна, Хёрн, Мардёлл, Сюр, Вальфрейя.
Это имя дано элементу потому, что он образует разноцветные и очень красивые соединения, а богиня вроде тоже очень красивая.
Элемент: Ниобий
Когда открыт: 1801
В честь кого назван. Сначала ему дали имя «колумбий» в честь страны, откуда привезли первый образец минерала, содержащего этот элемент. Но потом был открыт тантал, который практически по всем химическим свойствам совпадал с колумбием. В итоге решено было назвать элемент именем Ниобы, дочери греческого царя Тантала.
Элемент: Палладий
Когда открыт: 1802
В честь чего назван. В честь открытого в том же году астероида Паллада, название которого тоже восходит к мифам Древней Греции.
Элемент: Кадмий
Когда открыт: 1817
В честь кого назван. Изначально этот элемент добывали из цинковой руды, греческое название которой напрямую связано с героем Кадмом.
Сей персонаж прожил яркую жизнь: победил дракона, женился на Гармонии, основал Фивы.
Элемент: Прометий
Когда открыт: 1945
В честь кого назван. Да, это тот самый Прометей, который отдал огонь людям, после чего имел серьёзные проблемы с божественными властями. И с печенью.
Элемент: Самарий
Когда открыт: 1878
В честь кого назван. Нет, это не совсем в честь города Самары. Элемент был выделен из минерала самарскита, который предоставил европейским учёным горный инженер из России Василий Самарский-Быховец (1803–1870). Можно считать это одним из первых попаданий нашей страны в таблицу Менделеева (если не брать в расчёт её название, конечно).
Элемент: Гадолиний
Когда открыт: 1880
В честь кого назван. В честь Юхана Гадолина (1760–1852), финского химика и физика, открывшего элемент иттрий.
Элемент: Тантал
Когда открыт: 1802
В честь кого назван. Греческий царь Тантал обидел богов (есть разные версии, чем именно), за что в подземном царстве его всячески мучили. Примерно так же страдали учёные, стремясь получить чистый тантал. На это ушло больше ста лет.
Элемент: Торий
Когда открыт: 1828
В честь кого назван. Первооткрывателем этого элемента был шведский химик Йёнс Берцелиус, который и дал элементу имя в честь сурового скандинавского бога Тора.
Элемент: Кюрий
Когда открыт: 1944
В честь кого назван. Единственный элемент, названный в честь двух человек — нобелевских лауреатов супругов Пьера и Марии Кюри.
Элемент: Эйнштейний
Когда открыт: 1952
В честь кого назван. Тут всё понятно: Эйнштейн (1879–1955), великий учёный.
Элемент: Фермий
Когда открыт: 1952
В честь кого назван. Назван в честь Энрико Ферми (1901–1954), итало-американского учёного, внёсшего большой вклад в развитие физики элементарных частиц, создателя первого ядерного реактора.
Элемент: Менделевий
Когда открыт: 1955
В честь кого назван. Это в честь нашего Дмитрия Ивановича Менделеева (1834–1907). Странно только, что автор периодического закона попал в таблицу не сразу, а лишь спустя почти сто лет после своего открытия. Но всё равно приятно.
Элемент: Нобелий
Когда открыт: 1957
В честь кого назван. Вокруг названия этого элемента долго шли споры. Приоритет в его открытии принадлежит учёным из Дубны, которые назвали его жолиотием в честь ещё одного представителя семейства Кюри — зятя Пьера и Марии Фредерика Жолио-Кюри (тоже нобелевского лауреата).
Одновременно с этим группа физиков, работавших в Швеции, предложила увековечить память Альфреда Нобеля (1833–1896). Довольно долго в советской версии таблицы Менделеева 102-й значился как жолиотий, а в американской и европейской — как нобелий. Но в итоге IUPAC, признавая советский приоритет, оставил западную версию.
Элемент: Лоуренсий
Когда открыт: 1961
В честь кого назван. Примерно та же история, что и с нобелием. Учёные из ОИЯИ предложили назвать элемент резерфордием в честь «отца ядерной физики» Эрнеста Резерфорда (1871–1937), американцы — лоуренсием в честь изобретателя циклотрона физика Эрнеста Лоуренса (1901–1958). Победила американская заявка, а резерфордием стал 104-й элемент.
Элемент: Резерфордий
Когда открыт: 1964
В честь кого назван. В СССР он назывался курчатовием в честь советского физика Игоря Курчатова. Окончательное название было утверждено IUPAC только в 1997 году.
Элемент: Сиборгий
Когда открыт: 1974
В честь кого назван. Единственный до 2016 года случай, когда элементу присвоили имя здравствующего учёного. Это было исключение из правила, но уж больно велик вклад Гленна Сиборга в синтез новых химических элементов.
Элемент: Борий
Когда открыт: 1976
В честь кого назван. Тут тоже была дискуссия о названии и приоритете открытия. В 1992 году советские и немецкие учёные договорились назвать элемент нильсборием в честь датского физика Нильса Бора (1885–1962). IUPAC утвердил короткое название — борий.
Элемент: Мейтнерий
Когда открыт: 1982
В честь кого назван. Назван в честь Лизы Мейтнер (1878–1968), физика и радиохимика, работавшей в Австрии, Швеции и США. Кстати, Мейтнер была одним из немногих крупных учёных, отказавшихся участвовать в Манхэттенском проекте.
Будучи убеждённой пацифисткой, она заявила: «Я не стану делать бомбу!»
Элемент: Рентгений
Когда открыт: 1994
В честь кого назван. В этой клеточке увековечен открыватель знаменитых лучей Вильгельм Рёнтген (1845–1923). Элемент синтезировали немцы, но в исследовательскую группу входили и представители Дубны, в том числе Андрей Попеко, интервью с которым опубликовано в этом номере.
Элемент: Коперниций
Когда открыт: 1996
В честь кого назван. В честь великого астронома Николая Коперника (1473–1543). Как он оказался в одном ряду с физиками XIX–XX века, не совсем понятно. И уж совсем непонятно, как называть элемент по-русски: коперниций или коперникий? Допустимыми считаются оба варианта.
Элемент: Флеровий
Когда открыт: 1998
В честь кого назван. Утвердив это название, международное сообщество химиков продемонстрировало, что ценит вклад российских физиков в синтез новых элементов.
Георгий Флёров (1913–1990) руководил лабораторией ядерных реакций в ОИЯИ, где были синтезированы многие трансурановые элементы (в частности, от 102-го до 110-го). Достижения ОИЯИ увековечены также в названиях 105-го элемента (дубний), 115-го (московий — в Московской области расположена Дубна) и 118-го (оганесон).
Элемент: Оганесон
Когда открыт: 2002
В честь кого назван. Первоначально о синтезе 118-го элемента заявили американцы в 1999 году. И предложили назвать его гиорсий в честь физика Альберта Гиорсо. Но их эксперимент оказался ошибочным. Приоритет открытия признали за учёными из Дубны. Летом 2016 года IUPAC рекомендовал дать элементу название оганесон в честь Юрия Оганесяна.
[quote cite=» Из повести Валерия Аграновского «Взятие сто четвёртого», 1966 г.»]
«А пока что каждое утро, просыпаясь, я хочу сохранить в памяти сон, виденный ночью, потому что я часто вижу город физиков, и людей в синих халатах, и циклотрон, и раскрашенные под солнечный спектр станки для велосипедов, стоящие прямо на улицах, и только 104-й ни разу ко мне не явился.
[/quote]
Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера»
Я с нетерпением жду его, и мне почему-то кажется, что он придёт».14 ноября – общее собрание РАН
Утреннее заседание второго дня работы общего
собрания посвящено теме «Периодическая таблица элементов —
универсальный язык естествознания».
В повестке дня доклады:
Периодический закон химических элементов: 150 лет развития
Периодическая таблица сегодня. Открытие новых элементов
Селективное разделение близких по свойствам элементов
Периодической таблицы — основа новых технологий
Новые инновационные материалы и технологии
Химические элементы в медицине
Химические элементы в космосе
Зеленая химия и хемофобия
Элементы для жизни — большие вызовы
Вечернее заседание второго дня работы общего
собрания Российской академии наук посвящено выборам новых
действительных членов РАН, членов-корреспондентов и
иностранных членов РАН.
Портал «Научная Россия» ведет прямую трансляцию
научной сессии общего собрания РАН. Наблюдаем
вместе!
10:01. Утреннее заседание Общего собрания РАН
открывает президент Российской академии наук Александр
Сергеев. «Мы сегодня проводим научную сессию,
посвященную Периодической таблице Менделеева. Этот год объявлен
ЮНЕСКО Международным годом Периодической таблицы химических
элементов. Проведение этого года позволяет закрепить авторитет
российской науки. Мы провели множество мероприятий, в том числе
открытие года здесь, в Большом зале Академии. И естественно, что
одну из сессий Общего собрания мы посвятили этой теме».
10:07. С приветственным словом выступает
Виктор Басюк, заместитель министра
просвещения Российской Федерации. Звучат слова приветствия
от министра просвещения Ольги Васильевой.
10:09. Первый заместитель министра науки и
высшего образования, академик РАН Григорий
Трубников приветствует участников Общего собрания.
«Для РАН сегодня очень важный день. Мы все ждем, когда в ряды
академии вольются новые члены Академии. Конкурс был высоким
по всем отделениям. Я уверен, что мы сделаем правильный выбор, и
люди, которые станут членами Академии внесут вклад в развитие
науки России. <…> Высока роль Академии наук в
экспертно-аналитическом аспекте и укреплении научно-технического
сотрудничества. Эта важная миссия для Академии и государства.
Только совместными силами мы сможем реализовать национальные
проекты «Наука» и «Образование»».
10:16. На экране видеосюжет о красоте
химии.
10:19. С докладом выступает академик РАН
Юрий Золотов. «Менделеев столкнулся с
необходимостью систематизировать материал, касающийся свойств
химических элементов», — начинает доклад об истории
Периодического закона Юрий Золотов. «Дмитрий Иванович
Менделеев принадлежит к числу наиболее известных
российских ученых.
Он известен, прежде всего, как химик, но
он также изучал физику, метрологию и экономику. Масштаб личности
Менделеева охарактеризовал Чугаев: «Гениальный химик,
первоклассный физик, плодотворный исследователь в области
гидродинамики, метеорологии…».
10:25. Периодический закон был
сформулирован таким образом, чтобы физические и химические
свойства элементов стояли в периодической зависимости от их
атомного веса. В дальнейшем на основе закона были предсказаны
химические элементы, открытые в разное время ведущими
учеными-химиками.
10:30. «Причина периодичности была
непонятна. Но Менделеев предвидел, что разгадку нужно искать
во внутренней механике атомов и молекул. Однако вникать в
механику стали лишь в конце XIX века. <…> Вскоре
появилась новая формулировка Периодического закона. Ключ был в
электронной структуре атомов. Свойства химических элементов
изменяются периодически в зависимости от периодического изменения
электронных структур атомов.
В результате
квантово-механических расчетов выяснилось, что с ростом
заряда ядра электроны занимают последовательность
оболочек; новый период начинается, когда электрон впервые
занимает новую оболочку».
10:36. Есть ли границы у Периодической системы?
Интересно, что Менделеев говорил о возможном
существовании более легких химических элементов, легче
водорода. И что первый элемент на самом деле не первый. «Он
полагал, что существуют элементы значительнее легче, чем водород.
Он назвал их ньютонием и коронием, которые ставил перед
водородом».
10:41. «История Периодического закона служит
символом взаимопроникновения физики и химии», — заключает
Золотов.
10:42. Об открытии новых химических
элементов рассказывает академик РАН Юрий
Оганесян, именем которого назван химический элемент
оганесон. Юрий Цолакович рассказывает о работе в рамках
Международного года Периодической системы.
«Весьма кстати, к
этому времени ЮПАК (Международный союз теоретической и прикладной
химии) принял название и утвердил символы еще четырех самых
тяжелых химических элементов. Именно они заполнили 7-ой ряд
Периодической таблицы».
10:46. Академик Оганесян упоминает об открытии
ядерного деления — процесса расщепления атомного ядра на два ядра
с близкими массами, называемыми осколками деления. В
результате деления могут возникать и другие продукты реакции:
лёгкие ядра, нейтроны и гамма-кванты. «Если мы пойдем дальше,
то поймем, что предел масс ядер будет определяться их
стабильностью в результате спонтанного деления».
10:51.
Микроскопическая теория предсказывала, что
есть ядра тяжелее урана или свинца.
10:54. Юрий Цолакович показывает красивую карту,
сравнивая ядерный синтез с кораблями, морем нестабильности и
островом стабильности, где ученых ждут сверхтяжелые элементы.
10:59. После 100 тыс. часов работы на
ускорителях удалось найти новые изотопы и 6 новых элементов с
номерами от 112 до 118. Эдакие «островитяне», живущие на том
самом острове стабильности, который предсказывали теории.
11:06. «Дойдя до 118 элемента, мы
говорим о том, что он будет вести себя как благородный газ, но не
будет газом», — рассказывает Оганесян. «За 80 лет
Периодическая таблица пополнилась 26 рукотворными элементами
тяжелее урана. Шесть последних из них — самых тяжелых — были
синтезированы в Дубне», — подводит итоги академик.
11:10. На экране видеосюжет о проведении
Международного года Периодической таблицы химических элементов,
объявленного ЮНЕСКО.
11:12. У трибуны академик РАН Аслан
Цивадзе. «Яркой иллюстрацией предсказания
Менделеева о развитии Периодического закона стало открытие
Международного года Периодической таблицы химических элементов.
<…> И Менделеев предстает вершиной на небосклоне рядом с
такими выдающимися учеными как Ньютон».
11:16. В феврале этого года вышла статья в
журнале Science с интригующим названием «Редкоземельные элементы:
головная боль Менделеева, Современные чудеса». В статье говорится
о том, что вызовы, с которыми столкнулся Менделеев, связанные с
поиском и открытием редкоземельных элементов, привели к
большим достижениям в области квантовой науки.
11:18. «Нужно сказать, что в академических
институтах химического профиля идет активная работа, связанная с
разработкой синтетически удобных методов получения эффективных
экстрагентов (Экстрагенты — жидкости
или сжиженные газы, способные экстрагировать из растительного или
животного сырья определённые его компоненты. — прим. НР), с
фундаментальным изучением их химических и физических
свойств».
11:23.
Аслан Юсупович упоминает сферы применения
рения — редкоземельного элемента: авиационная промышленность,
кораблестроение, медицина, нефтехимия. Рений — редкий химический
элемент, один из самых востребованных (но при этом
труднодоступных, а значит – дорогих) в мире. Его средняя цена –
около 5000 долларов США за килограмм. В России, на
Курильских островах (остров Итуруп), есть уникальное
месторождение этого рассеянного элемента.
11:27. В институте физической химии и
электрохимии был создан проект промышленной установки, которая
была расположена на вулкане для сбора рения. Она вылавливает
редкие химические продукты и не боится высоких температур.
11:34. «Мы должны разработать программу с
участием академических институтов по добыче редкоземельных
элементов», — уверен Цивадзе.
11:35. Доклад «Материалы нового поколения и
цифровые технологии их переработки» представляет академик РАН
Евгений Каблов.
Для реализации Стратегии
научно-технического развития России были созданы специальные
Советы по направлениям. Необходимо провести
корректировку Советов по приоритетным направлениям
научно-технологического развития и включить в их состав
профильные научные организации, считает Каблов.
11:40. Академик рассказывает о
достижениях Всероссийского научно-исследовательского института
авиационных материалов — ВИАМ. «В сегодняшней ситуации
создание консорциумов научных и промышленных организаций на
основе государственно-частного партнерства позволит достичь
высоких результатов».
11:46. «В XXI веке новые материалы не нужно
создавать просто так. Нужно создавать их для конкретных
промышленных продуктов. <…> При создании нового типа
инновационных производств необходимо определить
организацию-лидера по приоритетному продуктовому направлению,
наделить лидера правом формирования консорциума, предоставить
финансовое обеспечение».
11:50. «Аддитивные технологии — основа
промышленной революции и перехода к шестому технологическому
укладу. Эти технологии позволяют получать такие конструкции
которые никогда бы не удалось получить традиционными методами.
Существует 3 уровня: создание моделей, изготовление
демонстраторов, изготовление серийных деталей».
11:53. «Это системный вопрос, который
затрагивает разные аспекты — создание программного обеспечения,
подготовку кадров, развитие материаловедения».
11:57. На экране видеосюжет об итогах проведения
Менделеевских съездов.
12:03. Участники Общего собрания решают
организационный вопрос о составе редакционной комиссии.
12:04. Выступает академик РАН
Валерий Чарушин. «Хотелось бы привлечь
ваше внимание к еще одной грани Периодической таблицы Менделеева,
а именно к медицине. <.
..> На эмблеме Международного года
Периодической таблицы химических элементов помимо менделевия
представлены главные химические элементы, участвующие практически
во всех биологических процессах — водород, углерод, азот,
кислород.».
12:13. В мире сотни тысяч химических соединений
являются лекарствами. Среди них — широко известный анальгин.
12:16. Также некоторые металлы можно
назвать металлами жизни — натрий, калий (участвует в передаче
нервных импульсов), магний (активно участвует в обмене белка и
аминокислот), кальций (недостаток кальция — прямой путь к
остеопорозу).
12:18. К группе жизненно важных микроэлементов
относится железо, кобальт (важен для нервной системы), цинк.
12:21. «В медицинскую практику прочно вошли
антидепрессанты на основе лития, а сульфат бария используется как
рентгеноконтрастное вещество», — говорит Чарушин.
12:25.
«Биополимерные материалы также
активно применяются в медицине, особенно в области
протезирования. <…> Поразительно, что лишь несколько
элементов Периодической таблицы позволяют нам использовать их в
разных областях медицины. Совсем недавно к этим четырем элементам
присоединился фтор. Должен сказать, что сегодня перед нами
химиками стоят серьезные вызовы и биоугрозы, связанные с
возникновением резистентности, мутированием вирусов. Я полагаю,
что нам нужно больше внимания уделять органическому синтезу и
объединять усилия с биологами», — подчеркивает Чарушин.
12:30. С докладом о химических элементах в
космосе выступает профессор РАН Александр
Лутовинов. «Возраст Вселенной составляет 13,7
млрд. лет. За это время природа старалась создать эти кирпичики,
из которых состоит всё вокруг».
12:32. Современные теории предсказывают, что в
первые минуты Большого взрыва во Вселенной было несколько
элементов — водород, гелий и немного лития. За остальные элементы
ответственны звезды — фабрики по созданию химических элементов.
Благодаря первым гигантским звездам Вселенная обогатилась новыми
элементами.
12:35. Эволюция звезд и ее будущее зависит от
массы. Звезды с массами меньше солнечной остаются коричневыми
карликами на протяжении миллиардов лет. Наше Солнце через
миллиарды лет ждет перерождение в белый карлик. А звезды с
огромными массами как раз и взрываются вспышками сверхновых,
высвобождая огромное количество вещества и химических элементов.
12:39. Нейтронные звезды и черные дыры («мертвые
объекты»), как оказалось, могут быть прародителями новых
химических элементов.
12:42. Во Вселенной создаются
элементы тяжелее железа благодаря нейтронному захвату.
«Долгое время считалось, что именно вспышки сверхновых
ответственны за производство элементов тяжелее железа. Однако
оказалось, что наблюдаемого темпа вспышек сверхновых недостаточно
для того, чтобы объяснить то обилие тяжелых элементов, которое мы
видим в космосе.
Откуда взяться нужному количеству нейтронов — из
нейтронных звезд»! Слияние нейтронных звезд — это
настоящая лаборатория по созданию золота.
12:51. На экране видеосюжет об
учреждении Международной премии имени Д.И. Менделеева.
12:54. У трибуны член-корреспондент РАН
Наталья Тарасова. Тарасова поднимает вопрос
хемофобии. Хемофобия — иррациональная боязнь
химических соединений, одна из форм технофобии и страха
неизвестности.
12:57. Под влиянием глобальных мегатенденций
производство, применение и торговля химическими веществами растут
во всех регионах. И продажи эти будут только расти, особенно в
Китае и Индии.
13:00. Ситуация, связанная с хемофобией, такова,
что 65% населения Франции имеет плохое мнение о национальной
химической промышленности, а в Швеции — 80% — самое отрицательное
отношение в Европе.
13:02.
Тарасова представляет результаты
исследований, согласно которым, отношение к химии в большей
степени формируется в школе. «Не могу не высказать
обеспокоенность ситуацией, связанной с химической грамотностью в
школе, в высших учебных заведениях».
13:05. «Полагаю, что вскоре появится
новый вид хемофобии, связанный с вопросом микропластика, его
распространенностью в океане. <…>Главный вызов
— добиться понимания общественности и
ученых фундаментальной важности химических
процессов».
13:07. Зеленая химия — новая философия
производства. Среди принципов зеленой химии — экономия атомов,
конструирование экологичных материалов, использование
возобновляемого сырья и другие.
13:12. Социологические опросы показали, что
промышленный сектор России положительно относится к принципам
зеленой химии.
13:14. Особую опасность для человека представляю
тяжелые металлы в продуктах питания, попадающие туда из
удобрений.
В России, к счастью, этой проблемы нет из-за особых
типов удобрений, которые не содержат тяжелых элементов.
13:16. Научная сессия Общего собрания завершена.
Участники переходят к общей дискуссии.
13:17. У трибуны академик Азиз
Музафаров. «Тот уровень экспертизы который на
нас возложен, не соответствует тому уровню организации
экспертизы, которая отвечает высшему экспертному сообществу.
Словно РАН ничего не делает. Но члены РАН руководят институтами,
преподают, пишут книги, и для экспертизы не совсем подготовлены.
И направлять вал экспертизы негуманно. Словно
проштрафившихся летчиков направляют на минные поля и в
стройбаты. Нам необходимо создать штат экспертов — представителей
научных советов отделений. У нас бы появилась структура, которая
организовывала экспертизу по советам».
13:22. Выступает академик Владимир
Колесников. «Создавая новые элементы, мы должны
помнить о принципах совместимости».
13:30. Итог научной сессии подводит академик РАН
Михаил Егоров. «Химия находится в плачевном
состоянии. И даже на химических комплексах нет отечественных
технологий. В советское время существовало несколько
успешных программ по развитию химического направления. Были
построены высокопроизводительные химические кластеры.
В России существует всего одна программа, принятая в 2014
году. <…> Я предлагаю обратиться к властям с просьбой
создать государственную программу развития химического
комплекса».
13:34. «Наверное здесь лучше
использовать те реальные инструменты, которые у нас есть —
программы Советов по приоритетам. Эти программы уже начали
финансироваться. Другое дело, что мы понимаем, что в
стратегии научно-технического развития страны не упомянуты
новые материалы. Давайте предложим усилить уже существующий
механизм. Возможно, создать еще один Совет по
новым материалам», — считает президент РАН Александр
Сергеев.
13:39. Зачитывается проект постановления
редакционной комиссии.
Научная сессия второго дня Общего собрания РАН
завершена. Процедура выборов начнется в 15:00.
4 новых элемента добавлены в периодическую таблицу: двусторонний: NPR
4 новых элемента добавлены в периодическую таблицу: двусторонний Теперь, когда открытия подтверждены, «7-й период периодической таблицы элементов завершена», — сообщает Международный союз теоретической и прикладной химии.
Международный
На иллюстрации художника изображен элемент 117, который теперь официально добавлен в периодическую таблицу элементов.
Квей-Ю Чу/LLNL
скрыть заголовок
переключить заголовок
Квей-Ю Чу/LLNL
Иллюстрация художника показывает элемент 117, который теперь официально добавлен в периодическую таблицу элементов.
Квей-Ю Чу/LLNL
На данный момент они известны под рабочими названиями, такими как унунсептий и унунтрий — два из четырех новых химических элементов, открытие которых официально подтверждено. По данным Международного союза теоретической и прикладной химии , элементы с атомными номерами 113, 115, 117 и 118 скоро получат постоянные названия.
Теперь, когда открытия подтверждены, «7-й период периодической таблицы элементов завершен», согласно ИЮПАК. Добавления произошли почти через пять лет после того, как в таблицу были добавлены элементы 114 (флеровий, или Fl) и элемент 116 (ливерморий, или Lv).
Элементы были открыты в последние годы исследователями в Японии, России и США. Элемент 113 был открыт группой из Института Рикена, которая называет его «первым элементом периодической таблицы, найденным в Азии».
Три других элемента были открыты совместными усилиями Объединенного института ядерных исследований в Дубне, Россия, и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии.
В результате этого сотрудничества было обнаружено шесть новых элементов, в том числе два, в которых также участвовала Национальная лаборатория Ок-Ридж в Теннесси.
Классифицируемые как «сверхтяжелые» — такое обозначение дается элементам с более чем 104 протонами — новые элементы были созданы с использованием ускорителей частиц для стрельбы пучками ядер по другим, более тяжелым ядрам-мишеням.
Существование новых элементов было подтверждено дальнейшими экспериментами, в ходе которых они были воспроизведены, хотя и ненадолго. Элемент 113, например, существует менее одной тысячной секунды.
Седьмой период периодической диаграммы теперь завершен благодаря добавлению четырех новых элементов.
ИЮПАК
скрыть заголовок
переключить заголовок
ИЮПАК
«Особая трудность в установлении этих новых элементов заключается в том, что они распадаются на неизвестные до сих пор изотопы немного более легких элементов, которые также необходимо однозначно идентифицировать», — сказал Пол Кароль, председатель Объединенной рабочей группы IUPAC, объявляя о новых элементах.
В состав рабочей группы входят члены Международного союза теоретической и прикладной физики.
Временные названия элементов связаны с их положением в периодической таблице — например, унунсептий имеет 117 протонов. Каждую из групп первооткрывателей теперь попросили представить имена для новых элементов.
После дополнений нижняя часть таблицы Менделеева теперь немного напоминает законченный кроссворд, и это побудило нас связаться с Каролем, чтобы спросить о следующей строке, восьмом периоде.
«Есть пара лабораторий, которые уже попробовали делать элементы 119и 120, но доказательств успеха пока нет, — сказал он в электронном письме. — Восьмой период должен быть очень интересным, потому что релятивистские эффекты на электронах становятся значительными и их трудно точно определить. Именно в поведении электрона, которое, возможно, лучше назвать электронной психологией, воплощается химическое поведение». «где можно обнаружить, что элементы существуют достаточно долго, чтобы можно было изучать их химический состав».
0007
В международных рекомендациях по выбору имени говорится, что новые элементы «могут быть названы в честь мифологического понятия, минерала, места или страны, собственности или ученого», согласно ИЮПАК.
В 2013 году шведские ученые подтвердили существование открытого в России унунпентия (атомный номер 115). Как описал его Двусторонний, элемент был получен путем «выстреливания пучка кальция, имеющего 20 протонов, в тонкую пленку америция, содержащую 95 протонов. Менее чем за секунду новый элемент имел 115 протонов. »
Хотя вы вряд ли столкнетесь с новыми элементами в ближайшее время, они не единственные, кто существует недолго. Возьмем, к примеру, франций (атомный номер 87) и астат (атомный номер 85).
Как Сэм Кин, автор книги о периодической таблице под названием Исчезающая ложка , писал об этих элементах:
«Если бы у вас был миллион атомов самого долгоживущего типа астата, половина из них распадется за 400 минут. Аналогичный образец франция продержится 20 минут.
Франций настолько хрупок, что практически бесполезен».Что касается того, почему ученые продолжают искать новые и более тяжелые элементы, ответ, по крайней мере, частично, заключается в том, что они надеются в конечном итоге найти элемент или серию элементов, которые будут одновременно стабильными и полезными для практического применения. И попутно они узнают все больше и больше о том, как атомы удерживаются вместе.
Сообщение спонсора
Стать спонсором NPR
Элементы периодической таблицы, отсортированные по году открытия
- Chemical elements by discovery year
| The chemical elements of the periodic chart sorted by: | Discovery- year | Name chemical element | Symbol | Atomic номер | |||||
| — Название по алфавиту | древний | Медь | Cu | 29 | |||||
| — Atomic number | ancient | Sulfur | S | 16 | |||||
| — Symbol | ancient | Silver | Ag | 47 | |||||
| — атомная масса | древний | олово | Sn | ancient | Antimony | Sb | 51 | ||
| — Density | ancient | Gold | Au | 79 | |||||
| — Температура плавления | древний | Ртуть | Hg | 80 | |||||
| — Температура кипения | ancient | Lead | Pb | 82 | |||||
| — Vanderwaals radius | ~ 1400 | Bismuth | Bi | 83 | |||||
| — Year открытия | 1669 | Фосфор | P | 15 | |||||
| — Изобретатель0036 | ~ 1694 | Carbon | C | 6 | |||||
| — Elements in earthcrust | 1735 | Iron | Fe | 26 | |||||
| — Элементы в организме человека | 1735 | Платина | Pt | 78 | |||||
| 1751 | Nickel | Ni | 28 | ||||||
| — Ionization energy | 1751 | Cobalt | Co | 27 | |||||
For chemistry students and учителя: Табличная диаграмма справа отсортирована по годам открытия. Самый старый химический элемент — фосфор, а самый новый — хассий. Обратите внимание, что элементы не показывают своего естественного отношения друг к другу, как в периодической системе. Там вы можете найти металлы, полупроводники, неметаллы, инертный благородный газ (ы), галогены, лантаноиды, актиноиды (редкоземельные элементы) и переходные металлы. | 1755 | Magnesium | Mg | 12 | |||||
| 1772 | Nitrogen | N | 7 | ||||||
| 1774 | Oxygen | O | 8 | ||||||
| 1774 | Manganese | Mn | 25 | ||||||
| 1774 | Chlorine | Cl | 17 | ||||||
| 1774 | Chromium | Cr | 24 | ||||||
| 1776 | Hydrogen | H | 1 | ||||||
| 1781 | Molybdenum | Mo | 42 | ||||||
| 1782 | Tellurium | Te | 52 | ||||||
| 1783 | Вольфрам | Вт | 74 | ||||||
| 1789 9 Циконий0036 | Zr | 40 | |||||||
| 1789 | Uranium | U | 92 | ||||||
| 1790 | Strontium | Sr | 38 | ||||||
| 1791 | Scandium | SC | 21 | ||||||
| 1794 | Yttrium | Y 9009 | 39 | ||||||
| 1797 | Beryllium | Be | 4 | ||||||
| 1797 | Vanadium | V | 23 | ||||||
| 1801 | Niobium | Nb | 41 | ||||||
| 1802 | Тантал | Та | 1 709 | 1803 | Rhodium | Rh | 45 | ||
| 1803 | Palladium | Pd | 46 | ||||||
| 1803 | Cerium | Ce | 58 | ||||||
| 1803 | OSMIUM | OS | |||||||
| 1803 | |||||||||
| 1803 | |||||||||
| 1803 | Ir | 77 | |||||||
| 1807 | Sodium | Na | 11 | ||||||
| 1807 | Potassium | K | 19 | ||||||
| 1808 | Бор | B | 5 | ||||||
| 1808 | 9 Калий0035 K | 19 | |||||||
| 1808 | Barium | Ba | 56 | ||||||
| 1811 | Iodine | I | 53 | ||||||
| 1817 | Литий | LI | 3 | ||||||
| 1817 | Кадмий | CD | 48 9099 27 | ||||||
| 1824 | Silicon | Si | 14 | ||||||
| 1817 | Arsenic | As | 33 | ||||||
| 1825 | Aluminum | Al | 13 | ||||||
| 1826 | Selenium | SE | 34 | ||||||
| 18299 | |||||||||
| 182999 | |||||||||
| 182999 | |||||||||
| 18299 | |||||||||
| 182999 | |||||||||
| 18299 | |||||||||
| Thorium | Th | 90 | |||||||
| 1830 | Titanium | Ti | 22 | ||||||
| 1839 | Lanthanum | La | 57 | ||||||
| 1842 | Эрбий | Er | 68 | 09 | Terbium | Tb | 65 | ||
| 1844 | Ruthenium | Ru | 44 | ||||||
| 1860 | Cesium | Cs | 55 | ||||||
| 1861 | Рубидий | Руб | 37 | ||||||
| Thallium | Tl | 81 | |||||||
| 1863 | Indium | In | 49 | ||||||
| 1867 | Holmium | Ho | 67 | ||||||
| 1746 | Цинк | Цинк | 30 | Yb | 70 | ||||
| 1879 | Calcium | Ca | 20 | ||||||
| 1879 | Samarium | Sm | 62 | ||||||
| 1879 | Тулий | Тм | 69 | Gadolinium | Gd | 64 | |||
| 1885 | Praseodymium | Pr | 59 | ||||||
| 1885 | Neodymium | Nd | 60 | ||||||
| 1886 | Фтор | Ф | 9 | ||||||
| Germanium | Ge | 32 | |||||||
| 1886 | Gallium | Ga | 31 | ||||||
| 1886 | Dysprosium | Dy | 66 | ||||||
| 1894 | Аргон | Ar | 18 | ||||||
| Helium | He | 2 | |||||||
| 1898 | Neon | Ne | 10 | ||||||
| 1898 | Krypton | Kr | 36 | ||||||
| 1898 | Xenon | XE | 54 | ||||||
| 1898 9099 | |||||||||
| 1898 9099 | |||||||||
| 1898 9099 | |||||||||
| 1898 9099 | Po | 84 | |||||||
| 1898 | Radium | Ra | 88 | ||||||
| 1899 | Actinium | Ac | 89 | ||||||
| 1900 | Радон | RN | |||||||
| 1901 | |||||||||
| 1901 | |||||||||
| 1901 | |||||||||
| 1901 | Eu | 63 | |||||||
| 1907 | Lutetium | Lu | 71 | ||||||
| 1913 | Protactinium | Pa | 91 | ||||||
| 1923 | Гафний | Hf | 72 | 19010 | Re | 75 | |||
| 1937 | Technetium | Tc | 43 | ||||||
| 1939 | Francium | Fr | 87 | ||||||
| 1940 | Астатин | В | 85 | ||||||
| Np | 93 | ||||||||
| 1940 | Plutonium | Pu | 94 | ||||||
| 1944 | Americium | Am | 95 | ||||||
| 1944 | Кюриум | См | 96 | ||||||
| Pm | 61 | ||||||||
| 1949 | Berkelium | Bk | 97 | ||||||
| 1950 | Californium | Cf | 98 | ||||||
| 1952 | Эйнштейний | Es | 99 | ||||||
| 19020 | Fermium | Fm | 100 | ||||||
| 1955 | Mendelevium | Md | 101 | ||||||
| 1958 | Nobelium | No | 102 | ||||||
| 1961 | Лоренсиум | Lr | 103 | ||||||
| Rutherfordium | Rf | 104 | |||||||
| 1967 | Dubnium | Db | 105 | ||||||
| 1974 | Seaborgium | Sg | 106 | ||||||
| 1981 | Борий | Bh | 107 | ||||||
| 1982 | Meitnerium | Mt | 109 | ||||||
| 1984 | Hassium | Hs | 108 | ||||||
| 1994 | Darmstadtium | Ds | 110 | ||||||
| 1994 | Рентгений | Rg | 1110104 | 1996 | Ununbium | Uub | 112 | ||
| 1998 | Ununtrium | Uut | 113 | ||||||
| 1999 | Ununoctium | Uuo | 118 | ||||||
| 1999 | Ununquadium | Uuq | 1 | ||||||
| 2000 | Ununhexium | Uuh | 116 | ||||||
| 2004 | Ununpentium | Uup | 115 | ||||||
| unknown | Ununseptium | Уус | 117 |
Актиноидные способности Лаборатории позволяют открывать новые элементы
Девять сверхтяжелых элементов были обнаружены с помощью целевых материалов, произведенных в ORNL.
Некоторые ученые считают, что периодическая таблица может простираться до элемента с атомным номером 153. Предоставлено: Джейми Джанига / ORNL, Министерство энергетики США.
Это элементарно — ученые согласны с тем, что периодическая таблица неполна.
Когда дело доходит до раскрытия еще не открытых частей таблицы Менделеева, Окриджская национальная лаборатория Министерства энергетики делает тяжелую работу.
Сочетание уникального оборудования, людей с особыми навыками и опытом, а также легендарной истории позволило лаборатории возглавить усилия по открытию сверхтяжелых элементов.
Но зачем нам расширение таблицы Менделеева?
Понимание атомов
Почему ученые хотят открывать новые элементы, легче объяснить, чем то, как они это делают.
Подсказка: все дело в атомах.
«Когда ученые всего мира изучают периодическую таблицу, это на самом деле исследование ядерной физики: из чего состоит атом?» — сказала инженер-ядерщик Сьюзан Хогл, руководитель группы проектирования, анализа и квалификации мишеней в отделе радиоизотопной науки и технологий ORNL.
«Мы можем предсказать химическое поведение большинства элементов периодической таблицы, но есть определенные области таблицы, поведение которых предсказать невозможно».
Открывая новые элементы, ученые узнают больше о существующих элементах, в частности, находятся ли они в нужных местах в периодической таблице? Элементы расположены в таблице в соответствии с их атомными номерами — числом протонов в ядре атома. Ученые предполагают, что это число определяет химические свойства элемента. Текущая периодическая таблица постулирует, что элементы, имеющие общие химические свойства, сгруппированы вместе; следовательно, вы можете определить свойства элемента по тому, какое место он занимает среди «периодов» таблицы.
«Как только мы выйдем за пределы открытых в настоящее время частей периодической таблицы, мы не будем уверены, каким будет химическое поведение этих элементов», — сказал Хогл. «Если мы сможем это выяснить, это поможет нам понять, почему эти элементы ведут себя определенным образом.
Что это говорит нам об основных свойствах атомов?»
Открытие новых, более тяжелых элементов может изменить не только внешний вид таблицы, но и — когда-нибудь — расположение элементов на ней.
«Сейчас таблица выглядит красиво, красиво и завершенно», — сказала инженер-ядерщик Джули Эзольд, возглавляющая отдел производства и эксплуатации радиоизотопов ORNL. «Но следующая часть — это когда мы начинаем заниматься химией и действительно понимаем, все ли там, где должно быть с точки зрения химии. Действительно ли химия сверхтяжелых элементов такая же, как химия в этих столбцах? Узнать ответы на этот вопрос для меня было бы увлекательно».
Эзольд был одним из членов команды ORNL, которая помогла открыть элемент 117, названный теннессином в честь ролей ORNL, Университета Теннесси и Университета Вандербильта, в 2010 году. Элемент, обнаруженный последним, сейчас второй по тяжести в периодической таблице. , позади оганесона, открыт в 2002 году и назван в честь российского физика-ядерщика Юрия Оганесяна, руководившего открытием элемента 118 и других.
Оба элемента могут попасть на «остров стабильности», теоретическую часть периодической таблицы, которая могла бы объяснить, почему некоторые сверхтяжелые элементы более стабильны, в то время как другие известные элементы помимо элемента 83, висмута, теряют стабильность. Открытие новых элементов может подтвердить существование острова стабильности.
В периодической таблице эти сверхтяжелые элементы, также называемые трансактинидами, следуют непосредственно за актинидами — 15 металлическими химическими элементами с 89 по 103, которые являются радиоактивными и выделяют энергию при распаде.
Актиниды были сгруппированы и названы физиком-ядерщиком Гленном Сиборгом, который считал, что периодическая таблица может доходить до элемента с атомным номером 153. Уран и торий, первые открытые актиноиды и самые распространенные на Земле, нашли первоначальное применение. в ядерном оружии и ядерных реакторах. Сегодня они и другие актиниды, к которым также относятся актиний, плутоний и нептуний, играют различные роли в энергетике, медицине, национальной безопасности, освоении космоса и исследованиях.
Для некоторых актиноидов ORNL является единственным местом в мире, где они производятся.
Только в ORNL
Производство актинидов в ORNL делает лабораторию незаменимой в охоте за сверхтяжелыми снарядами. В настоящее время ORNL и другие учреждения США участвуют в совместных экспериментальных программах по поиску элементов 119 и 120, сотрудничая с Riken, крупнейшим японским институтом всесторонних исследований, и международным Объединенным институтом ядерных исследований в Дубне, Россия. Изотопная программа Министерства энергетики финансирует производство этих актинидов ORNL и предоставляет их международному сообществу сверхтяжелых элементов для развития науки.
«Мы являемся лишь одним из двух мест в мире, где можно производить актинидные материалы-мишени, необходимые для открытия сверхтяжелых элементов», — сказал Эзольд. «Для того, чтобы эти открытия произошли, необходимо международное сотрудничество. Одна организация, одна страна не могут сделать это в одиночку в настоящее время».
Когда-то ученые искали новые элементы в природе. В наши дни новые элементы создаются в лабораториях путем помещения более тяжелого элемента в цель, а затем использования ускорителя луча для запуска в нее снарядов из более легкого элемента со скоростью триллион или более в секунду. Сложите количество протонов между двумя элементами, и общее количество может быть числом нового элемента. Он может появиться только на доли секунды, но ученые могут наблюдать, на что он распадается, и работать в обратном направлении, чтобы подтвердить его существование.
Но получить элементы, необходимые для создания новых элементов, непросто. Они редки, дороги и высокорадиоактивны, с коротким периодом полураспада. Процесс их создания занимает месяцы облучения, разложения, отделения от побочных продуктов и очистки, и все это делается опытной командой на уникальных объектах, построенных специально для обработки высокорадиоактивных материалов. Все эти усилия приносят мизерные результаты, но достаточные, чтобы поставить мишень под бревно.
«В Центре развития радиохимической техники у нас есть средства для физического обращения с этими материалами, которые испускают много радиации», — сказал Хогл. «Мы очень тесно сотрудничаем с сообществом ядерной физики уже несколько десятилетий. ORNL поставляла материалы для каждого открытия сверхтяжелых элементов с 2000 года: элементы со 114 по 118».
Изотопы недавно открытых элементов имеют такой короткий период полураспада, иногда существующий всего доли секунды, что пока не находят практического применения, сказал Хогл.
«Но с точки зрения того, что они могут рассказать нам о ядерной физике, есть неисчислимые преимущества», — сказала она. «Это действительно огромное неизвестное».
Их короткий период полураспада не означает, что они никогда не будут полезны. Возьмем, к примеру, америций. Когда он был открыт в 1944 году, казалось, что короткий период полураспада исключает какую-либо пользу. Потребовались десятилетия, чтобы использовать его для одного из самых известных применений: самого распространенного типа бытовых детекторов дыма.
«Актиниды не похожи ни на один другой элемент периодической таблицы», — сказал химик Сэм Шрелл, который специализируется на исследованиях и разработках актинидов в отделе радионауки и технологий ORNL. «Их химический состав богат, но непредсказуем, что делает их интересными для изучения. Открытие того, насколько полезными могут быть некоторые из этих элементов, будь то для медицинских приложений или национальной безопасности, захватывающе».
Ориентирован на будущее
Некоторые исследования, проводимые в ORNL, включают создание мишеней, способных лучше противостоять бомбардировке более тяжелыми элементами таблицы Менделеева с более высокими атомными номерами, такими как титан, ванадий и хром. Чем тяжелее луч, тем сильнее он воздействует на цели и тем ниже вероятность того, что два элемента сольются, чтобы создать новый элемент.
Еще одним направлением деятельности лаборатории является поиск способов создания большего количества востребованных изотопов, например калифорния-252, который используется для запуска ядерных реакторов.
«Cf-252 — отличный источник нейтронов из-за его короткого периода полураспада, но его просто не так много», — сказала радиохимик ORNL Шелли ВанКлив. «К счастью, для изготовления того же источника требуется меньше материала Cf-252 по сравнению с другими радиоактивными элементами. Cf-252 испускает большое количество нейтронов при распаде, а нейтрон труднее защитить по сравнению с альфа-частицами. У нас есть возможности в REDC — горячие камеры и небольшие пещеры — что мы можем работать с большими количествами».
Работа ВанКлива сыграла роль в обработке устаревших источников Cf-252, в которых большая часть Cf-252 распалась до кюрия-248. Ее команда отделила долгоживущий калифорний от дочернего врастания кюрия для изготовления мишеней. Эти долгоживущие калифорнийские мишени используются для исследований сверхтяжелых элементов.
«Материал, производимый здесь, очень чистый, — сказал ВанКлив. «Он проходит через так много разных разделений. Клиенты действительно ценят качество материала, который мы им предоставляем».
ВанКлив участвовал в окончательной очистке берклиума, использованного для открытия теннессина.
«Это очень захватывающе, но это унизительно, когда вы думаете о всех разных людях, которые должны быть вовлечены», — сказала она. «Я играл очень небольшую роль. Материал сначала отделяется в горячих камерах, затем он поступает в альфа-лаборатории. Я провел окончательную очистку материала перед его отправкой за пределы площадки».
Производством изотопов занимаются исследователи, техники горячих камер, химики-аналитики, операторы высокопоточного изотопного реактора ORNL (объект пользователя Управления науки Министерства энергетики) и сотрудники, которые поддерживают реактор и исследовательские установки в рабочем состоянии — вместе с клиентов, которым нужны изотопы для их исследований, которые изменят мир.
«Возможно все, главное — любопытство», — сказал ВанКлив. «Самое замечательное качество клиентов, с которыми мы работаем: их любопытство, их желание продолжать свои исследования и продолжать двигаться вперед.
Это очень увлеченные люди, и с ними интересно работать. Я знаю, что каждому клиенту нужны наши лучшие качества. качество для проведения своих исследований — и это то, что мы пытаемся обеспечить».
Группа Хогла работает над новыми проектами и новыми способами производства изотопов в HFIR, надеясь увеличить доступность этих короткоживущих изотопов для программы по изотопам Министерства энергетики, которая управляет усилиями по производству изотопов, делает изотопы доступными для исследований и промышленности через Национальный центр разработки изотопов.
«Наша программа была разработана в 1960-х-1970-х годах по производству калифорния, и мы всегда делали что-то одно и то же», — сказала она. «Это удивительная история о том, как мы взяли побочные продукты оружейной кампании и превратили их в радиоизотопы, которые используются во всем мире в промышленных и исследовательских целях. В рамках 50-летней традиции совершенства мы научились очень много. Меня волнует, что после того, как мы делали что-то определенным образом в течение 50 лет, мы могли внезапно революционизировать то, как мы занимаемся этой производственной деятельностью ».
Хогл считает полезным наблюдать за тем, как используются изотопы после того, как они покидают ORNL.
«Иногда, когда вы исследователь, вы делаете много теоретической работы — вы делаете расчеты, и на этом все заканчивается», — сказал Хогл. «Очень интересно видеть, что работа, которую вы делаете, на самом деле делает что-то физическое, что вы можете увидеть. Мы иногда получаем письма от людей из-за рубежа и из других мест с благодарностью за предоставление им этих материалов. »
С каждым улучшением производства актинидов ученые узнают все больше об их свойствах.
«Продолжение изучения фундаментальной науки актинидов даст представление об их медицинских применениях, о том, как они ведут себя в окружающей среде и как мы можем использовать их уникальные свойства для новых приложений, которые нам еще предстоит открыть», — сказал Шрелл. «Наука об актинидах в ORNL имеет долгую и богатую историю, которую мы надеемся продолжить. В ORNL у нас хорошие возможности для проведения междисциплинарных научных исследований актинидов, которые охватывают все управления для развития науки об актинидах и обучения следующего поколения ученых.