Элементы: замечательный сон профессора Менделеева

В ноябре 1994 года в GSI международная исследовательская группа, руководителями которой были Сигурд Хофманн, Петер Амбрустер и Готтфрид Мюнценберг бомбардировала мишень из свинца ²⁰⁸Pb ионами никеля ⁶²Ni. Несмотря на то, что в свинцовую мишень попадало несколько триллионов ионов никеля ежесекундно, образовалось только три атома дармштадтия ²⁶⁹Ds, который распадался, последовательно образуя ядра хассия, сиборгия и резерфордия. Для того, чтобы получить такие элементы, как дармштадтий, необходимо разгонять частиц, бомбардирующие мишень (в данном случае – ионы никеля) до скорости, составляющей около 10 % скорости света, придавая им достаточно энергии для преодоления электростатического отталкивания ядер, позволяющих им осуществить слияние.

Для разгона ионов никеля до нужной скорости исследователи из Дармштадта ускоряли их на «универсальном линейном ускорителе» UNILAC – 120-метровой камере, снабжённой электромагнитами, придававшими частицам всё большую и большую скорость. Большая часть столкновений не привела к желаемому результату, но несколько случайных слияний (обычно сопровождаемых утратой нейтронов) произошли, и получились ядра дармштадтия, который самопроизвольно распадался с испусканием α-частиц (ядер атома гелия) с образованием более стабильных продуктов.

Поскольку через ускоритель ежесекундно проносятся триллионы частиц, сложности возникают не только в слиянии атомных ядер, но и в отделении продуктов слияния от общего потока частиц. Для этого применяется технология, известная как «Сепаратор тяжёлых ионов – продуктов реакции» (Separator for Heavy Ion reactor Products, SHIP). Устройство SHIP работает как фильтр, в котором электрические и магнитные поля позволяют отделять продукты со строго определённым зарядом ядра (для получения дармштадтия это был заряд 110), в то время, как «ненужные» атомы и ионы меняют направление движения так, что пролетают мимо детектора.

О химических свойствах дармштадтия на настоящий момент не известно ничего. Несмотря на то, что самый стабильный нуклид этого элемента – ²⁸¹Ds, живёт в среднем 11 секунд, что достаточно для проведения химических исследований, препятствием является слишком медленная скорость синтеза этого нуклида, в результате чего просто не удается получить достаточно материала для обоснования статистически значимых результатов эксперимента. Ожидается, что свойства дармштадтия будут похожи на свойства платины, но это ещё нужно доказать.

Любопытно, что любой из нас, посещая Дармштадт, сможет увидеть Дармштадтий воочию и даже посетить его – в 2008 году мэрия Дармштадта назвала «Дармштадтием» центр для конференций, конгрессов и просто концертов (так, на декабрь 2018 года в Дармштадтии запланировано «Лебединое озеро» в исполнении артистов Русского национального балета).

111. Рентгений

В 2004 году элемент № 111, временный символ которого состоял из трех букв «u» – Uuu (Unununium, унунуний – сто одиннадцатый на латыни), был назван совместной рабочей группой ИЮПАК и ИЮПАП «рентгением» (Rg).

Сам рентгений был синтезирован в декабре 1994 года в Центре по изучению тяжёлых ионов им. Гельмгольца. У первой статьи о синтезе элемента № 111 тринадцать авторов, среди которых кроме представителей команды Дармштадта трое российских учёных из дубнинского ОИЯИ, два словака, болгарин и финн противостояние и «трансфермиевые войны» сменились сотрудничеством (Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei, 1995, Volume 350, Issue 4, Р. 281–282).

Эксперимент, в ходе которого был получен рентгений, заключался в бомбардировке мишени из висмута ²⁰⁹Bi ионами никеля ⁶⁴Ni, ядра никеля сталкивались с мишенью в режиме упомянутого выше холодного слияния, чтобы не допустить накопление дочерним ядром – продуктом слияни, большой энергии, приводящей к его нестабильности.