Атомы превращаются… Превращаются атомы…

|
Я – научный журналист и пишу о науке уже больше десяти лет. В жизни любого из моих коллег каждый год случается Особая Неделя, когда от нас требуется всё наше мастерство, весь опыт и всё внимание. Впрочем, еще до этой Особой Недели нас начинают дергать: как вы думаете, кому в этом году дадут Нобелевскую премию?

В таких прогнозах всегда есть элемент личной приязни. Пророчишь не только самому крутому химику, но и интересному тебе человеку.

С тех самых пор, что я пишу о науке, я всегда говорю, что считаю достойным Нобелевки по химии Юрия Оганесяна, и то, что у него еще нет этой премии, считаю большой ошибкой. Ведь именно он во многом ответственен за то, что знакомая мне со школьной скамьи таблица Менделеева стала совсем другой.

Однако несколько недель назад мировые СМИ распространили решение Международного союза чистой и прикладной химии (IUPAC). Если не произойдет ничего экстраординарного, то через полгода в таблице Менделеева появится элемент номер 118 – оганессон. И это гораздо круче Нобелевской премии по химии.

Посудите сами – эта премия, которая присуждается только при жизни ученого, была вручена уже 172 химикам и смежным специалистам. А людей, в честь которых еще при жизни были названы химические элементы, всего двое. Но если Гленн Сиборг ко времени увековечения своего имени в названии 106-го элемента уже почти полвека был нобелевским лауреатом (он получил премию в 39 лет), то у Оганесяна этой награды еще нет. Пока что.

Так за что же называют элементы в честь живых исследователей? Давайте обо всём по порядку.

Троллинг от Нобелевского комитета

Вообще-то, несмотря на то, что химических элементов существует уже 118, в природе можно найти только 89 из них. С натяжкой – 94. Потому что у урана и элементов с бóльшими номерами нет стабильных изотопов (как и у 43-го элемента технеция, 61-го прометия и 85-го астата). Но технеций, астат и прометий, как и нептуний с плутонием, можно кое-как обнаружить в урановой руде.

Соответственно, еще чуть больше века назад считалось, что химический элемент на то и химический элемент, что именно на нём зиждется идентичность химических веществ. И атом одного вида в атом другого вида превращаться не может. Но потом началась эпоха ядерной физики. И сначала ученые поняли, что при самопроизвольном распаде радиоактивных веществ их атомы превращаются в атомы других элементов.

Дальше – больше. Величайший физик-экспериментатор, новозеландский профессор Кембриджа, учитель Петра Капицы Эрнест Резерфорд, человек, снобистски относившийся к любым наукам, кроме физики («наука подразделяется на физику и коллекционирование марок – помните? Это всё он!»), открывший превращения элементов, показал, что можно таким образом из одного элемента целенаправленно получать другие. За что и получил Нобелевскую премию. По химии. Так нобелевский комитет потроллил великого ученого.

Современная алхимия

Но в чём же суть? Когда мы говорим о превращениях элементов, мы всегда говорим о превращениях ядер атомов (кстати, тоже открытых Резерфордом). Электроны, «вращающиеся» вокруг ядер (да, я знаю, что говорить о вращении электрона, подобно вращению Луны вокруг Земли, некорректно) – везде одни и те же.

Ядро состоит из протонов – заряженных частиц и нейтронов. То, какой именно перед нами элемент, зависит от числа протонов в нём и заряда ядра. Разное количество нейтронов в ядре одного и того же элемента дает нам разные изотопы.

Один из самых простых способов – обстреливать ядра атомов альфа-частицами (ядрами атома гелия) на огромной скорости. Если произойдет слияние ядер, то тогда из элемента номер N получится элемент номер N+2. Вот, например, один из первых синтезов, проведенных в 1944 году Гленном Сиборгом: элемент номер 94, плутоний, бомбардируется альфа-частицами, и получаем в итоге элемент номер 96 кюрий.

Как видите, речь уже идет об элементах «за ураном». Они уже все нестабильны, причем чем больше номер, тем меньше живет элемент.

Например: 96-й элемент, кюрий, живет до 15 с лишком миллионов лет (кюрий-247), 105-й элемент, дубний (его получил учитель Оганесяна Георгий Флёров, чье имя теперь носит элемент 114!), живет уже полторы секунды. Если быть совсем точным, то через полторы секунды «умирает» (распадается) половина атомов из имеющихся.

Таким образом, пытаться продвигаться методом «+2 протона» дальше становится проблематично – ученые просто не успевали накопить элемент-мишень. И Оганесян предложил революционно новый метод – добавлять сразу по 20 протонов, бомбардируя мишень ионами кальция-48.

Так был получен, например, элемент 114, флеровий. Бомбардировкой 94-го элемента, плутония. А также и остальные сверхсверхтяжелые элементы вплоть до 118-го. Пока до 118-го. И совсем недавно IUPAC наконец-то расставил приоритеты по последним открытиям элементов и согласовал предложенные научными группами названия.

Отныне, если не будет в течение полугода высказано обоснованных возражений (а пока их нет), 113-й будет называться нихонием (Nh) – в честь Японии и создавшего его института RIKEN («нихон» буквально и означает «страна восходящего солнца»), 115-й – московием (Mc) в честь Московской области и древней Московии. Кстати, название предложено совместно первооткрывателями из дубнинского Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) и Окриджской национальной лаборатории (США), Университета Вандербильта (США) и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (США). 117-й элемент будет называться теннесином (Ts) в честь штата Теннеси, где находится Окриджская лаборатория, а 118-й элемент, по совместному предложению российских и дубнинских первооткрывателей, будет называться оганессоном (Og). Понятно, в честь кого.

Остров стабильности

Официальный релиз ОИЯИ подчеркивает, что название «оганессон» дано не просто за открытие и синтез многих трансурановых элементов, но и за экспериментальное подтверждение острова стабильности.

Что это такое? Как мы уже говорили, каждый новый элемент живет меньше. Чем больше ядро, тем больше положительно заряженных протонов, а положительные заряды отталкиваются. Конечно, внутриатомные силы удерживают протоны вместе с нейтронами в ядре, но этого не хватает. Поэтому считалось, что таблица Менделеева где-то на 112-114 элементах закончится – ядра не будут «склеиваться» и очень быстро будут распадаться. Однако теоретики показали, что где-то в районе 114-120 элемента должен быть остров стабильности, где особые «магические» числа протонов и нейтронов будут гораздо более стабильны, чем считалось ранее.

И действительно, синтезированный Оганесяном элемент 114 имел период полураспада 2,7 секунды (пока), а если удастся синтезировать флеровий-298, то можно ждать и десятиминутной жизни ядер. Впрочем, сейчас все пытаются синтезировать элемент 120, на котором эффект «острова стабильности» должен быть еще сильнее.

Алексей Паевский, главный редактор портала «Нейротехнологии.РФ», специально для «Православие и мир»

Понравилась статья? Помоги сайту!
Правмир существует на ваши пожертвования.
Ваша помощь значит, что мы сможем сделать больше!
Любая сумма
Автоплатёж  
Пожертвования осуществляются через платёжный сервис CloudPayments.
Комментарии
Похожие статьи
180 оттенков мозга

Нейросети обработали данные, и результат был очень неожиданным

Юнона + Юпитер — впервые за 22 года

Астрономическая общественность взбудоражена