Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

НА ПУТИ К ОТКРЫТИЮ ЭЛЕМЕНТА 104

(Рассказ ученых, ведущих исследование)

Первый за актиноидами. В эпоху географических открытий людей пытливых и смелых манили к себе белые пятна на картах. За ними скрывались неведо­мые страны.

Какими же картами и лоциями руководствовались мы, физики, намечая трассу к новым, еще неизвестным элементам — к белым пятнам таблицы периодической системы Менделеева? Это прежде всего сама система элементов.

На рис. 1 изображена часть таблицы Менделеева. После 88-й клетки идет клетка 89—103. В ней располо­жены все трансурановые элементы — от 93 до 103-го. Они входят в ряд актиноидов и, как вы знаете, созданы человеком. Все члены ряда мало отличаются друг от друга химическими свойствами и находятся в одной клетке. А какой элемент займет соседнюю, расположен­ную под гафнием? Ведь он должен обладать замечатель­ными свойствами, должен резко отличаться от своих предшественников — актиноидов.

Теория предсказывала, что таким элементом будет 104-й. Его поведение в химических реакциях должно напоминать гафний. Экагафний — такое имя дал бы ему Д. И. Менделеев.

Если теоретические прогнозы подтвердятся и 104-й окажется аналогом гафния, то это будет новым триум­фом периодической системы Менделеева. Но чтобы проверить это, нужно было создать не существующее на Земле ядро нового элемента.

Свойства ядра 104-го элемента. Напомним, что номер элемента в периодической системе равен числу протонов, входящих в его ядро. Число нейтронов в ядре того же самого элемента может меняться, а значит, могут существовать атомы элемента с разным количест­вом нейтронов. Такие атомы называются изото­пами. Сумма протонов и нейтронов ядра называется массовым числом. Это число примерно равно массе ядра изотопа, выраженной в массовых единицах. Массовая единица — одна двенадцатая массы атома углерод-12.

Рис. 1. Гафний: «Сто четвертый! Мы с тобой очень похожи — у нас по отдельной квартире, не то что у лантаноидов и акти­ноидов».

Оценивая возможности синтеза изотопов 104-го, мы пришли к выводу, что с нашими эксперименталь­ными средствами проще всего получить и обнаружить ядро нового элемента 104 с массовым числом 260.

Какие же свойства этого ядра мы могли предвидеть? Все трансурановые элементы нестабильны. Они непре­рывно распадаются. Один из способов —альфа-распад. Например, ядро 104260 делится на два ядра: ядро гелия с зарядом 2 и массой 4 и ядро 102-го элемента с зарядом 102 и массой 256:

104260®102256+a4.

Другой способ — спонтанное деление: ядро самопроизвольно (спонтанно) делится на два при­мерно равных по массе ядра. Образовавшиеся в ре­зультате деления ядра называются осколками.

Хотя мы не располагали надежной теорией, объяс­няющей свойства трансурановых элементов, способ распада ядра 104260 удалось предсказать. Наши оценки показывали, что новый элемент с массой 260 в основном будет делиться спонтанно.

Мрачные перспективы. Теоретики предсказали, что в среднем ядро изотопа 104260 может жить всего около двух миллионных долей секунды. Из таких предсказаний следовали неутешительные выводы: за миллионные доли секунды нельзя изучить химические свойства элемента; исследование ядерных свойств 104-го будет крайне за­труднено. Чем выше номер трансуранового элемента, тем труднее изучать его свойства. Например, если верить расчетам теоретиков, время жизни 106-го эле­мента — одна десятимиллиардная доля секунды. Сле­довательно, путь к исследованию высших элементов закрыт. Но обработка данных, полученных опытным путем, давала надежду, что время жизни 104-го должно быть больше вычисленного теоретически. Во сколько же раз? На это мы могли ответить, получив ядра нового элемента и измерив период их полураспада.

Как получить ядро нового элемента? Если увели­чить заряд ядра, например, на две единицы, то на столько же единиц возрастет порядковый номер эле­мента в таблице Менделеева. Но как повысить заряд ядра? Обстреляем нейтронами плутоний-242. Ядро 94Pu242, захватив нейтрон, заряд которого нуль, а мас­са — единица, превратится в изотоп того же самого элемента плутония с массой в 243 единицы: 94Pu243.

Ядро изотопа 94Pu243 само повышает свой заряд на одну единицу, испуская b--частицу — электрон, а следовательно, переходит в ядро с зарядом 95 — в ядро элемента америция: 95Am243.

В ядерных реакторах с интенсивными потоками нейтронов так могут быть получены все элементы, вплоть до 100-го — фермия. Может быть, удастся по­лучить 101-й — менделевий. Но к высшим элементам (102, 103, а тем более 104-му) такой путь закрыт.

Дело в том, что изотопы элемента, атомный номер которого больше, чем 101, живут в лучшем случае де­сятки секунд; а процесс захвата нейтронов даже в но­вейших реакторах с очень большой интенсивностью потока нейтронов продолжается длительное время. Это — десятки дней, а то и месяцы. Ядра изотопов выс­шего элемента гибнут, не успев родиться.

Но есть другой путь: увеличить атомный номер ядра скачком, слив два сложных ядра. Если, например,

357