В Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне в скором времени начнется строительство новой уникальной установки — «ПАСТех». Эта компактная, но мощная система будет использоваться для изучения структуры материалов на атомном уровне и станет важным шагом в подготовке к одному из самых амбициозных проектов современной физики — синтезу 119-го химического элемента, пока не существующего в природе.
Решение о запуске проекта было принято на заседании Программно-консультативного комитета ОИЯИ по ядерной физике. Установку планируют создать в Лаборатории ядерных проблем (ЛЯП) в течение ближайших двух лет.
«ПАСТех» основан на методе позитронной аннигиляционной спектроскопии (ПАС). Суть технологии — в облучении материалов моноэнергетическими пучками позитронов низкой энергии. Меняя энергию частиц, ученые могут «сканировать» образец от поверхности до глубины в несколько десятков микрон — как будто проводя томографию на наноуровне.
Это позволяет:
- выявлять микроскопические дефекты в металлах, полупроводниках и других материалах;
- изучать, как они стареют под нагрузкой или радиацией;
- анализировать тонкие пленки и модифицированные поверхности — что особенно важно для аэрокосмической, ядерной и электронной промышленности.
Кроме исследований, «ПАСТех» станет учебной базой для подготовки инженеров в области ускорительной и криогенной техники — редких, но критически важных специальностей.
Ученые ОИЯИ уже имеют опыт работы с аналогичной установкой, действующей с 2016 года. Новый комплекс будет значительно точнее и функциональнее. Интерес к нему проявляют коллеги из Азербайджана, Болгарии, Вьетнама, ЮАР и других стран.
Но это — лишь часть большой картины. Главная цель ОИЯИ на ближайшие годы — выход за пределы известной таблицы Менделеева. В Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР) уже идут эксперименты по синтезу 119-го элемента, который должен стать первым в восьмом периоде таблицы.
Для этого ученые тестируют различные комбинации «снаряд–мишень». Уже найдены перспективные пары — например, америций-243 + хром-54 и берклий-249 + титан-50. В ходе подготовки были открыты три новых изотопа: 288Lv, 289Lv и 280Cn. Особое внимание уделяется радиационной безопасности: в ЛЯР модернизируют «фабрику сверхтяжелых элементов», чтобы получить разрешение на работу с материалами I класса опасности.
Параллельно исследуется флеровий — один из самых тяжелых синтезированных элементов. Ученые наблюдали, как его атомы взаимодействуют с золотой поверхностью при разных температурах. Результаты подтвердили: релятивистские эффекты (когда электроны движутся со скоростью, близкой к скорости света) сильно меняют химию сверхтяжелых элементов — и это ключ к пониманию их свойств.
Первые эксперименты по синтезу 119-го элемента, вероятно, начнутся после 2028 года.