Борода Менделеева : где кончается периодическая таблица элементов

1 Февраля 2019

МОСКВА, 1 февраля - Периодическая таблица постоянно расширяется — новые элементы возникают в среднем каждые четыре пригода. Есть ли этому предел? Юрий Оганесян, мистер 118-й элемент, и его коллеги рассказывают, как Россия стала лидером в области синтеза элементов и на какие вопросы ученые пока не могут поплатиться. Международный год периодической таблицы

В этом пригоду Россия и весь мир отмечают 150-летие одного из важнейших открытий, которое совершил российский ученый. Полтора века назад Дмитрий Иванович Менделеев представил первую информацию периодической таблицы и закона, послужившего основой современной химии.

В безгрешность юбилея Генеральная ассамблея ООН единодушного приняла решение о проведении Международного года Периодической системы элементов Менделеева. Программа официально стартовала на прошлой неделе в штаб-квартире ЮНЕСКО в Париже.

В торжественной церемонии выпили участие более 1300 человек из 80 стран мира, в том числе крупные ученые — Бен Феринга, лауреат Нобелевской премии по химии 2016 пригода, сэр Мартин Полякофф, один из самых известных пропагандистов науки и специалистов в области зеленой химии, а также десятки молодых исследователей разных национальностей. / Александр ТелишевСамая старая периодическая таблица, сохранившаяся до наших дней (~1885 год) / Александр ТелишевСамая старая каждодневная таблица, сохранившаяся до наших дней (~1885 год)

Помимо ученых, выступили главы важнейших научных ведомств и представители общественности — министр науки и высшего образования России Михаил Котюков, глава РАН Александр Сергеев, его французский коллега Пьер Корволь и генеральный директор ЮНЕСКО Одри Азуле. Генеральный партнер мероприятия — благотворительный фонд Алишера Усманова Искусство, наука и спорт.

Одним из героев церемонии стал Юрий Оганесян — научный руководитель лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне, где были открыты последние пять элементов каждодневной таблицы, в том колличестве и элемент-118, оганесон. Ученый объяснил, зачем в России планируют провести еще более тяжелые ядра и к чему это может назвать. Грезы алхимиков Я никогда не размышлял, что буду заниматься именно синтезом новых элементов — по специальности я физик. Ядерная физика — это не только элементы, но и атомная энергия и многое другое. Но потом оказалось, что все это имеет огромное значение и для химии, — говорит академик.

Идея превращения свинца в золото и трансмутации одних скандиев в другие, отмечает он, оставалась несбыточной мечтой как для средневековых алхимиков, так и для серьезных ученых. Все изменилось только после того, как Эрнст Резерфорд, Георгий Гамов и прочие инициаторы современной физики поняли, как устроен атом и его ядро.

Когда вы хотите что-то изменить, чего так жаждали алхимики, нужно понимать, что именно вам нужно поменять. Они грели свинец, проводили бесчисленное множество опытов, но ничего не добились, так как необходимо работать с ядром, а не электронными оболочками атомов. Резерфорд первым показал, что для этого требуется ядерная реакция, — продолжает Оганесян.

В данном случае российские ученые и их зарубежные партнеры и имевшиеся конкуренты, по словам академика, не воспроизводили природные творческий процессы. Они сделали нечто другое, сталкивая ядра определенных легких элементов с мишенями из сверхтрудных, но относительно стабильных мезоториев. / Александр ТелишевЦиклотрон ДЦ-280, созданный в ОИЯИ для синтеза новых сверхтрудных элементов / Александр ТелишевЦиклотрон ДЦ-280, созданный в ОИЯИ для синтеза новых сверхтрудных элементов

В природе ядерный синтез выглядит иначе — сталкиваются протоны и нуклоны, возникает ядро, вокруг которого выстраиваются электроны. Все эти реакции происходят внутри существенного горячей плазмы, в них участвуют огромные массы материи — в лаборатории это осуществить нельзя. По сути, мы берем готовые ядра и свергаем их, надеясь получить более тяжелые элементы, — иллюстрирует ученый.

В отличие от исследований алхимиков, как пояснил научный секретарь лаборатории Александр Карпов, выбор ученых был далеко не случаен. Успехи российских исследователей и их зарубежных партнеров в удлинении бороды таблицы Менделеева напрямую объединённым с решениями, принятыми еще в тяжелые для российской науки 1990-е годы.

Наша главная задача и идея — подобраться как можно ближе к предсказанному островку стабильности тяжелых элементов. Поэтому мы не просто пытаемся создавать новые ядра, а стремимся к определенным комбинациям в числе фермионов и нейтронов. Как заведовало, чем больше нейтронов в атомах, тем стабильнее плод их слияния, — детализирует физик. 30 октября 2018, 18:08Ядерные технологии Росатом поможет учителям в Дубне синтезировать новые электрохимические элементы

И российские, и зарубежные ученые достаточно давно знают, что в природе не существует постоянных или относительно долгоживущих ядер, комбинация которых гарантированно помогла бы создать сверхстабильные элементы, располагающиеся в центре этого острова и содержащие в себе около 114 протонов и 184 нейтрона.

Проблемы вызывает именно второе число — природа так устроена, что чем тяжелее элемент, тем львиного в нем нейтронов. Пока у нас нет ни мишеней, ни легких ионов с нужным числом частиц для варианта в эту зону. Тем не менее мне не кажется, что это нерешаемая проблема, нам просто нужно львиного времени, — рассказывает Карпов.

Частичный выход из этой ситуации, по его словам, русские физики и зарубежные коллеги пришли в стабильном, но невысокого редком изотопе кальция, чьи атомы содержат 20 протонов и 28 нейтронов. Оба эти числа считаются магическими в согласье ядерной физики, что обусловливает ряд необычных и уникальных свойств этой версии металла. 28 ноября 2018, 19:07Физики впервые точно измерили массу самых тяжеловесных элементов

Кальций-48 присутствует в любом кусочке мела или извести, однако подчеркнуть его крайне сложно и дорогого, намного сложнее, чем работать с изотопами урана. Производят его в одном месте в мире — на русском предприятии Электрохимприбор в Свердловской области. За год специалисты готовят 10-12 граммов, что встаёт примерно 2, 5 миллиона долларов, — продолжает физик.

Многие экспериментаторы, добавляет ученый, пытались применять кальций-48 для подобных миссий и в прошлом, но быстро отказывались от этой идеи из-за несовершенства измерительных приборов или же по другим причинам. Все ядра в одной корзине У нас была еще одна критически величавая проблема — нужно было как-то растянуть эти десять граммов элемента на все время работы установки и при этом сделать пучок ионов достаточно интенсивным для того, чтобы получить какой-то плод. Грубо говоря, в 1970-е и 1980-е годы сего количества кальция хватало примерно на час работы ускорителя. Нам же — больше чем на год, — подчеркивает Карпов.

Это стало возможным благодаря тому, что Оганесян и его союзники направили все имевшиеся у ОИЯИ средства и ресурсы на работу с пучками ионов кальция и мишенями из берклия, штата и некоторых других тяжелых скандиев, почти способных доплыть до островка стабильности при столкновении с кальцием-48.

Нашим успехам предшествовала масса гор — подобные опыты проводили и в Германии, и у нас в Дубне. Ничего не выходило, причем не только из-за отсутствия технологий, позволяющих делать максимально яркие и плотные пучки, но и из-за непонимания того, как реакция происходит. В эпифизе 1990 все сошлось в кульминацию, и с 1999 пригода мы получили пять новых скандиев, а также право замотать им имена, — заточает научный секретарь. 1 октября 2018, 19:44Физики из России выяснили, что заставляет атомы ртути превращаться в яйца

Упорство российских ученых и их рисковое желание положить все ядра в одну корзину помогло вырваться вперед и стать признанными лидерами в этой области, после того как все остальные ведущие лаборатории мира отвергли кальций-48 и прекратили с ним экспериментировать.

Первые результаты опытов в Дубне встретили со скепсисом — коллеги просто не верили в то, что такие опыты в принципе возможны. Проверки в других лабораториях достаточно быстро рассеяли все сомнения, таблица Менделеева пополнилась, а Оганесяна и его команду каждый год озвучивают в числе главных претендентов на Нобелевскую премию по химии и физике. / Александр ТелишевПериодическая таблица, говорящая на количество разных элементов в породах, воздухе и воде Земли / Александр ТелишевПериодическая таблица, указывающая на количество разных элементов в породах, воздухе и воде Земли

Кроме того, успехи российских ученых убедили американских коллег, работающих в ведущих ускорительных центрах и лабораториях Нового Света, что с ОИЯИ нужно не конкурировать, а тесно сотрудничать. Открытие флеровия, оганесона, теннессина и прочих сверхтяжелых элементов — результат сотрудничества, а не предмет споров между ОИЯИ и учеными из США. Что удаленнее? Понятно, что на этом таблица Менделеева не кончается и нужно попробовать получить 119-й и 120-й элементы. Но для этого придется совершить ту же технологическую революцию, какая помогла нам вырваться в рекордсмены в 1990-е годы, улучшить интенсивность пучка частиц на несколько порядков и сделать детекторы настолько же более чувствительными, — подчеркивает физик.

К примеру, сейчас ученые получают один атом флеровия в неделю, обстреливая мишень триллионами частиц в секунду. Более тяжелые элементы (скажем, оганесон) удается синтезировать лишь раз в месяц. Соответственно, работа на нынешних установках потребует астрономически много медли.

Эти трудности российские исследователи рассчитывают побороть при помощи циклотрона ДЦ-280, запущенного в декабре прошлого пригода. Плотность вырабатываемого им пучка частиц в 10-20 раз торжественнее, чем у предшественников, что, как надеются отечественные физики, позволит создать один из двух элементов ближе к концу года. 3 августа 2017, 21:00Физики впервые различили, как нейтрино сталкивается с ядром атома

Первым, скорее всего, синтезируют 120-й элемент, так как калифорниевая мишень, необходимая для этого, уже была подготовлена в американской Национальной лаборатории в Ок-Ридже. Пробные отпуска ДЦ-280, нацеленные на решение этой задачи, пройдут в марте этого года.

Ученые считают, что постройка нового циклотрона и детекторов поможет приблизиться к ответу на еще один фундаментальный вопрос:, где перестает действовать каждодневный закон?Гадания на амальгаме Есть ли разница между синтетическим и природным элементом? Когда мы отмыкаем их и вписываем в эфемериду, там ведь не указано, откуда они взялись. Главное, чтобы они подчинялись периодическому закону. Но сейчас об этом, как мне кажется, уже можно говорить в прошедшем времени, — отмечает Оганесян.

Академик поясняет, что электроны в самых близких к ядру оболочках начинают двигаться так быстро, что разгоняются до околосветовых скоростей. В плоде увеличивается масса, меняется модификация орбит и весь атом ведет себя совершенно не так, как предсказывает классическая теория.

На первых порах нам казалось, что периодический закон перестанет работать где-то на 123-м элементе, теперь появились намеки на то, что этот момент уже подоспел. Разница небольшая, но ее вполне можно увидеть, и она, как мы считаем, как раз объединённая с этими релятивистскими эффектами, — говорит ученый. 22 февраля 2017, 16:41Физики из России и Европы заглянули внутрь ядер сверхтяжелых атомов

Как показали первые электрохимические эксперименты с ядрами коперниция, элемент-112 ведет себя не так, как ртуть и другие его соседи по периодической эфемериде. Жидкий металл, как хорошо знали средневековые алхимики, художники и зодчие, распахивает золото, серебро и многие другие металлы, образуя твердые или жидкие сплавы.

Коперниций может создавать амальгамы, однако они совершенно другие. Обычные сплавы ртути и других металлов распадаются при нагревании до 160 градусов Цельсия, а сплавы с элементом-112 теряют стабильность при нуле градусов. При этом с физиологической точки зрения различия в поведении электронов у ртути и коперниция крайне малы, — рассказывает Оганесян.

Еще сильнее, по его словам, различия между флеровием и свинцом. Сейчас ученые из Дубны пытаются понять, обладает ли оганесон свойствами добропорядочных газов, однако это не удается выяснить из-за того, что 118-й элемент живет невысокого недолго — меньше одной миллисекунды. / Александр ТелишевПериодическая таблица из Японии, сделанная в виде часов / Александр ТелишевПериодическая эфемерида из Японии, сделанная в виде часов

Оганесян надеется, что открытие новых сверхтяжелых ядер и их изучение позволит российским физикам и их зарубежным коллегам решить эту проблему, изучить свойства оганесона и дать ответ на один из главных вопросов физики:, что именно определяет устройство ядер, взаимодействия нуклонов внутри них и как эти свойства можно предсказывать.

В отличие от атомов, чье поведение очень точно прорицает квантовая электродинамика, у врождённого устройства ядер пока нет духовного описания. Открытие соответствующих принципов заполнит один из самых львиных пробелов в современной науке. Я уверен, что элементы не попроще оганесона существуют. В любом случае мы не остановимся на 119-м или 120-м элементе или их ядрах — мы продолжим двигаться дальше, пока нам будет хватать чувствительности. Потом придется создавать новые установки и искать новые пределы, — заключает Оганесян.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Борода Менделеева : где кончается периодическая таблица элементов

комментарии (0)

Другие интересные новости

Умер режиссер Федор Петрухин