Таблицу Менделеева хотят расширить до 173 элементов
Последний химический элемент таблицы Менделеева сегодня имеет номер 118. Речь об элементе под названием оганесон. Но расчёты физиков и химиков указывают на то, что мы вполне можем получить 173 элемента. Как это реализовать, ученые обсуждают в Дубне на международном совещании "Сверхтяжелые элементы". В дискуссии участвуют президент РАН Александр Сергеев и члены Совета РАН по физике тяжелых ионов.
Совещание проходит в Дубне, так как именно здесь, в Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований, впервые в мире был синтезирован тот самый "конечный" 118-й элемент, а также пятерка других – со 113-го по 117-й.
Кстати, элемент под номером 118 назван оганесоном в честь академика Юрия Оганесяна, научного руководителя Лаборатории ядерных реакций. Его команда создала все шесть сверхтяжелых химических элементов от номера 113 до номера 118.
Как дополнить Природу своими руками
Человечество в лице великих ученых еще в начале ХХ века пришло к выводу, что химические элементы можно не только находить в природе, но и создавать искусственно.
Первым "искусственным" элементом стал технеций, стоящий в таблице Менделеева под номером 43. Его синтезировали в 1937 году, а впоследствии обнаружили в ничтожных количествах в природе.
Сверхтяжелых элементов с номерами от 95-го до 118-го в природе не существует. Да и в стенах лаборатории сверхтяжелые элементы живут доли секунды.
Жизнь таких элементов столь коротка из-за их супертяжелых ядер, в которых в невероятной тесноте обитают почти три сотни протонов и нейтронов.
Напомним, что из протонов и нейтронов состоят ядра всех химических элементов. Но, чем больше в ядре протонов и нейтронов, тем сильнее взаимодействия между ними – как в толпе вагона метро.
Подобно выскакивающим из набитого вагона пассажирам, из переполненного ядра всякого сверхтяжелого элемента с облегчением вылетает на волю компания из двух протонов и двух нейтронов – альфа-частица. Так сверхтяжелый элемент превращается в более легкий и "жизнеспособный". Этот процесс физики называют альфа-распадом.
Таким образом, все сверхтяжелые элементы радиоактивны. И это объясняет, почему сверхтяжелых элементов нет в природе. Даже если они и образуются где-то в естественных условиях, человечество их попросту не может "поймать".
Так что синтез сверхтяжелых элементов сравним с актом творения Природы. Это сверхзадача, которая удивительным образом оказалась под силу человеку – его мысли и его технологиям.
Есть ли пределы у Природы?
Создатели сверхтяжелых элементов, конечно, думали над вопросом, какое максимальное число протонов и нейтронов можно объединить в ядро и окружить облаком из электронов, чтобы такую конструкцию можно было назвать химическим элементом.
Четыре года назад группа новозеландских и американских физиков заявила: на оганесоне таблица Менделеева закончилась, и химическим элементам с номерами 119 и 120 уже не бывать.
Однако более поздние расчеты французских, шведских, польских, финских специалистов показали, что на оганесоне таблица Менделеева не закончится. Номер последнего элемента таблицы Менделеева – 173!
До него, конечно, еще нужно добраться, но дубненским физикам технология их создания уже понятна.
Для синтеза элементов выше 118-го в Объединенном институте ядерных исследований недавно построили "Фабрику сверхтяжелых элементов". Там собираются начать синтез химических элементов под номерами 119 и 120 осенью 2021 года.
Куда применить сверхтяжелые элементы?
Сверхтяжелые элементы могут стать волшебным инструментом получения частиц из пустоты, то есть из вакуума. Осуществить эту известную идею в Дубне на коллайдере NICA предложил 30 июня академик Юрий Оганесян. Коллайдер сейчас строится в Дубне и должен войти в строй через два года.
Согласно физической теории, сильное электрическое поле может рождать в вакууме пару двух частиц – электрон и позитрон. Позитрон – это античастица для электрона. Он всем похож на электрон, только заряжен положительно.
Еще никому в мире не удалось получить электрон-позитронную пару из вакуума с помощью электрического поля.
Но коллайдер NICA будет способен ускорять тяжелые ядра урана. В ядре урана 92 протона. При сближении двух тяжелых ядер урана возникает очень сильное электрическое поле. Его создают заряды обоих ядер. Это сильное поле должно рождать в вакууме пару двух элементарных частиц – электрон и позитрон.
Что при этом будет происходить? Один протон из ядра урана будет забирать рожденный из вакуума электрон и превращаться вместе с ним в нейтрон. После этого в ядре урана останется 91 протон, а нейтронов станет на один больше.
Позитрон же улетит восвояси. Его "увидит" детектор, после чего физики сообщат миру о фундаментальном событии – рождении электрон-позитронной пары из вакуума с помощью электрического поля. Такое вот волшебство.
Второй вариант вынашивания и рождения электрон-позитронной пары из вакуума: создание сильного электрического поля с помощью мощного лазера.
Президент РАН Александр Сергеев в ходе своего доклада перед участниками совещания дополнил перечень новых физических явлений, которые можно будет получить на российских установках с помощью такого лазера. Также академик озвучил необходимые параметры такого инструмента.
К примеру, для рождения электрон-позитронной пары понадобится петаваттный лазер, то есть лазер мощностью 10-100 петаватт. Один петаватт равен 1015 Вт.
Лазерный центр такой выдающейся мощности для ядерно-физических исследований академик Сергеев предложил построить в Дубне. Его созданием инженеры займутся после завершения строительства коллайдера NICA.
Ранее мы сообщали о создании физиками новой периодической системы химических элементов, отражающей законы ядерной физики, а не химии.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".