Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство

Еще большие плотности потоков нейтронов возникают при термоядерных взрывах. В 1953 году в США при термоядерном взрыве был пройден своеобразный рубеж — создан элемент фермий, который образовался из ядер урана-238. Некоторые из таких ядер поглотили одновременно по 17 нейтронов! При этом образовались неустойчивые ядра урана-255, которые испытали цепочку из последовательных семнадцати бета-распадов, что и привело к образованию изотопа фермий-255.

Ученые продолжили исследования с применением термоядерных взрывов. Они смогли увеличить плотность потока нейтронов еще в сто раз. Однако новых трансурановых элементов получить не удалось. Наградой за усилия был лишь еще один изотоп сотого элемента — фермий-257, образовавшийся из ядер урана-238 при одновременном поглощении ими по 19 нейтронов.

Причиной, ограничившей возможности дальнейшего продвижения методом термоядерных взрывов, является малое время жизни тяжелых изотопов в области урана — фермия. Эти изотопы разрушаются вследствие спонтанного деления, прежде чем успевают подвергнуться бета-распаду. Возможности этого метода ограничиваются и другой причиной. Вероятность поглощения ядром урана одновременно многих нейтронов резко уменьшается и становится ничтожной для числа, превышающего 19.

Путь вверх — от 100-го элемента к 101-му — потребовал усовершенствования метода облучения тяжелых ядер ускоренными заряженными частицами. Оказалась необходимой и разработка более совершенных методов опознания — идентификации новых элементов.

И все-таки в 1955 году был получен 101-й элемент. Его назвали менделевием. Многозначительная деталь: он был получен в США, но назван в честь русского химика Менделеева.

О том, сколь быстро возрастают трудности получения и опознания элементов за порогом 100-го элемента, можно судить по следующим примерам. При синтезе калифорния в 1950 году в распоряжении исследователей было 0,5 миллиардной части от миллиардной доли грамма эйнштейния-253. Столь маленькое количество ядер-мишеней привело к тому, что при облучении альфа-частицами в течение часа образовывался лишь один атом менделевия-256! Сначала получались возбужденные ядра менделевия-257, потом они «остывали», выделялся нейтрон, что приводило к менделевию-256.

Таким путем — в течение длительного облучения — было синтезировано всего 17 атомов нового элемента. Но Ученые все же смогли надежно определить, что они действительно принадлежали 101-му элементу.

Существенным достижением, полученным путем бомбардировки мишени ускоренными альфа-частицами, стал синтез наиболее долгоживущего, тяжелого изотопа менделевий-258. Время его жизни, определяемое временем, в течение которого распадается половина из наличных Томов, равняется двум месяцам. В этих опытах мишенью были ядра эйнштейния-255. После поглощения альфа-альфа-частицывозникало ядро менделевия-259, которое, остывая, выделяло один нейтрон и превращалось в ядро менделевия-258.

Начиная со 102-го элемента трудности накопления и тем более идентификации усугубились малым временем жизни новых атомов. Обычные химические методы опознания оказались при этом непригодными. Они занимали слишком много времени.

Адам, Ева и Царь-пушка

Наступил 1956 год. Ученые Объединенного института ядерных исследований в подмосковном городе Дубне, входившие в группу физиков из ряда социалистических стран, руководимую академиком Флеровым, проанализировали ситуацию и нашли новый путь синтеза трансурановых элементов.

Теперь, когда этот путь неоднократно пройден и доказал свою эффективность, идея, положенная в его основу, кажется простой и очевидной. Вот ход мыслей исследователей: прежний путь — бомбардировка мишеней нейтронами, ускоренными дейтонами и альфа-частицами — зашел в тупик, он пройден до конца. Так уже невозможно создать более тяжелые долгоживущие мишени. Не следует ли использовать доступные мишени и применить для бомбардировки мишени ядра более тяжелые, чем альфа-частицы?

Конечно, ускорение тяжелых ядер связано с большими трудностями. Для этого необходимо прежде всего создать источники ионов соответствующих элементов, устройства их ввода в ускоритель и средства управления процессом ускорения.

Первые опыты предусматривали бомбардировку мишеней, содержащих изотопы плутония и кюрия. Снарядами служили ускоренные ионы кислорода и углерода. Метод оказался весьма эффективным. Он был воспринят и в других институтах.

Основные работы по синтезу трансурановых элементов при помощи бомбардировки мишеней тяжелыми ионами проводились в лаборатории ядерных реакций в Дубне и в Радиационной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США). В Дубне для этого применяют большой циклотрон, Царь-пушку. В Беркли для экспериментов служат два линейных ускорителя ионов. Физики назвали их Адам и Ева.