На днях на Фабрике сверхтяжелых элементов в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ ученые зафиксировали одно событие образования ранее не известного изотопа ливермория-288 (116-й элемент Периодической таблицы). Уникальный атом родился в результате слияния ядер хрома-54 и урана-238 в эксперименте по подготовке к синтезу 120-го элемента. Время жизни нового изотопа оказалось чуть менее одной миллисекунды.
Как прокомментировал ученый секретарь ЛЯР ОИЯИ д. ф. м.-н. Александр Карпов, на сегодня основная задача для Фабрики СТЭ – синтез новых элементов Таблицы: 119-го и 120-го. Первым и наиболее перспективным рассматривается синтез 120-го. Сверхтяжелые элементы от 114-го – флеровия до 118-го – оганесона были синтезированы в ЛЯР ОИЯИ в реакциях с пучком 48Ca и мишенями из актиноидов – от плутония до калифорния. Калифорний – самое тяжелое вещество, которое можно наработать в количестве, достаточном, чтобы сделать мишень. Калифорний (98-й элемент) при слиянии с кальцием (20-й элемент) образует уже известный 118-й элемент Таблицы Менделеева – оганесон. Поэтому, чтобы получить элементы тяжелее оганесона, необходимо применять не ядра-снаряды кальция-48, а элементы с большим атомным номером. Так, для получения 120-го элемента рассматривается реакция хром-54 (24-й элемент) с мишенью из кюрия (96-й элемент).
И здесь перед учеными встают новые вызовы.
«Теоретически предсказывается и это же следует из некоторых экспериментов, что вероятность слияния двух ядер, когда мы от кальция-48 переходим к более тяжелому пучку: титана, хрома, железа – уменьшается», — сообщил Александр Карпов.
Это в некоторой степени компенсируется тем, что по эффективности проведения экспериментов Фабрика СТЭ кратно превосходит использовавшийся ранее комплекс У-400 ЛЯР ОИЯИ.
Во второй половине сентября стартовал эксперимент по измерению сечения синтеза (вероятности образования) ядер в реакциях пучка хрома-54 с мишенью урана-238. В таких соударениях могут родиться различные изотопы 116-го элемента ливермория. Этот эксперимент готовит базу для синтеза 120-го элемента и будет продолжаться еще месяц. В результате будет получен опыт длительной работы с пучком хрома и будет экспериментально определено сечение синтеза сверхтяжелого элемента в реакции с хромом.
Получение пучка хрома высокой интенсивности является самостоятельной сложной задачей. В настоящее время в ЛЯР для получения пучков титана и хрома используется метод MIVOC (Metal Ions from Volatile Compounds). Суть метода заключается в том, что в ионный источник подается летучее соединение ускоряемого вещества. В случае хрома таким веществом является хромоцен [Cr(C5H5)2]. Синтез этого органического соединения хрома делается в два этапа. Промежуточное вещество получается в ЛЯР, а второй – финальный, этап синтеза хромоцена осуществляется в Институте элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН.
Синтез нового изотопа 288Lv не был непосредственной целью эксперимента, но стал приятным дополнением для ученых.
«В реакции с кальцием и с хромом наибольшая вероятность образования изотопов – после испарения 3-4 нейтронов. Сейчас мы увидели событие с испусканием четырех нейтронов, произошел альфа-распад нового изотопа в уже известный изотоп флеровия-284, ранее нами синтезированный, который, в свою очередь, испытал спонтанное деление. Это дополнительно дает нам подтверждение ранее изученных свойств флеровия», — рассказал ученый.
Александр Карпов добавил, что теоретические предсказания по сечению синтеза в реакциях с хромом очень разнятся, поэтому крайне важно определить сечение экспериментально.
«116-й элемент был синтезирован при слиянии ядер кальция и кюрия – сечение этой реакции известно. А сейчас идет эксперимент по синтезу изотопов 116-го элемента, но в реакции хром – уран. Мы поменяли мишень и ядро-снаряд, а элемент получается тот же. Делая этот эксперимент, мы можем сравнить сечения, и это исключительно важно в подготовке к синтезу 120-го элемента», — пояснил ученый секретарь ЛЯР. Он добавил, что на сегодняшний день работа ускорителя с новым пучком проходит стабильно.
«Наблюдение одного события образования ливермория, даже если оно останется единственным за все время эксперимента, — уже очень хороший результат. После анализа результатов этого эксперимента будет меньше неопределенности: можно будет оценить сечение и идти на эксперимент по 120-му элементу уже с открытыми глазами», — заключил Александр Карпов.
Коллектив ученых — соавторов открытия на фоне сепаратора DGFRS-II Фабрики сверхтяжелых элементов