Ученые ОИЯИ
синтезировали новый изотоп химического элемента 110 и успешно провели
подготовку к изучению химических свойств 112-го и 114-го элементов
10 августа 2022
Этим летом на Фабрике сверхтяжелых элементов Лаборатории
ядерных реакций им. Г. Н. Флерова ОИЯИ прошли два больших эксперимента: в
результате одного из них был синтезирован новый изотоп химического элемента
110, итогом другого стала успешно проведенная подготовка к изучению химических
свойств 112-го и 114-го элементов. О текущем положении дел на Фабрике рассказал
ученый секретарь ЛЯР д. ф.-м. н. Александр Карпов.
После майских праздников стартовал и в середине июня был
закончен эксперимент по получению нового изотопа 110-го элемента периодической
системы дармштадтия (Ds).
Исследование проводилось на газонаполненном сепараторе ядер отдачи DGFRS-II (Dubna Gas-Filled Recoil Separator), который был
первым запущен на Фабрике СТЭ и на котором выполнялись все предыдущие
эксперименты. Сепаратор DGFRS-II, запущенный в 2020 году, предназначен в
основном для синтеза и изучения свойств радиоактивного распада сверхтяжелых
элементов.
«В этом эксперименте мы впервые попробовали синтезировать
изотопы 110-го элемента в реакции кальция-48 и тория-232. Дармштадтий
– элемент не новый, однако ранее исследователи не пытались синтезировать эти
ядра в реакциях с кальцием», — рассказывает Александр Карпов.
Он добавил, что для 110-го элемента теория предсказывает
локальный минимум стабильности: то есть как более легкие, так и более тяжелые
элементы (вплоть до 115-го) должны получаться с большими сечениями
(возможностью образования) и «жить» достаточно долго. Начиная со 116-го
элемента, теория вновь предсказывает спад стабильности.
«Наш интерес был в том, чтобы «нащупать дно» стабильности и
тем самым проверить теорию. Эта же теория применяется к предсказаниям свойств
119-го и 120-го элементов. В этом плане было важно подтвердить предсказания,
чтобы более обоснованно ставить эксперименты уже по получению 120-го элемента»,
— пояснил ученый.
Эксперимент занял достаточно длительное время – около
месяца. В предпоследний его день ученым удалось
наконец получить важный результат: одно событие образования абсолютно нового
изотопа 110-го элемента с массовым числом 276.
«Очень маленькое сечение образования, очень низкие
выживаемость и стабильность – это, в принципе, то, что мы ожидали из теории.
Кроме того, в принципе новый изотоп 110-го элемента был получен. То есть помимо
того, что мы сумели измерить столь малое сечение, что само по себе важно, а до
Фабрики СТЭ было просто невозможно, мы сумели получить и новый изотоп 110-го
элемента», — прокомментировал Александр Карпов.
Он отметил, что это уже третий новый изотоп химических
элементов, открытый на Фабрике СТЭ за полтора года ее работы.
Второй летний эксперимент на Фабрике СТЭ проводился в
качестве подготовки к планируемому на осень 2022 г. научному эксперименту по
изучению химических свойств 112-го (коперниций, Cn) и 114-го (флеровий, Fl) элементов. Изучение «химии» 112-го и 114-го элементов
войдет в годовой отчет ЛЯР по мегагранту Минобрнауки России.
Тестирование длилось в течение двух недель
в первой половине июня и было проведено на атомах ртути. По словам
Александра Карпова, с этим экспериментом связаны определенные сложности, так
как часть команды исследователей, которая готовила оборудование и должна была
участвовать, находится в Швейцарии и не могла приехать в Дубну. Поэтому на
ученых и инженеров ЛЯР легли дополнительные обязанности по подготовке самого
эксперимента и необходимого оборудования.
К середине июня пробный эксперимент был выполнен на только
что запущенном в эксплуатацию втором сепараторе Фабрики – DGFRS-III. Сепаратор
имеет два отвода: один для экспериментов по изучению ядерно-физических свойств
и структуры сверхтяжелых ядер. Второй отвод предназначен для изучения
химических свойств сверхтяжелых атомов.
В конце 2021 года были закончены монтаж и пуско-наладочные
работы DGFRS-III и проведены первые тестовые эксперименты с пучком ионов 48Са.
В феврале 2022 г. сам сепаратор был готов к рабочему режиму, однако вплоть до
мая еще проходили подготовительные работы, связанные с его детектирующим
оборудованием, включающего камеру сбора ядер отдачи, автоматизированную систему
газового транспорта и хроматографический детектор,
также решались другие технические вопросы.
«Мы выполнили на сепараторе очень важные тестовые
эксперименты. Были получены результаты того, как тормозятся атомы тяжелых
элементов в газе. К сепаратору подключается камера, наполненная газом. В ней
летящие атомы должны останавливаться, становиться нейтральными, отрывая
электроны от окружающих атомов газа, и потом уже нейтральные атомы должны
транспортироваться к детекторам по тонкому капилляру. Вся эта система была
собрана, и теперь мы определяем оптимальные ее параметры: смесь каких газов
использовать, в каком соотношении должна быть эта смесь, какой глубины должна
быть камера. Параметры камеры должны быть такими, чтобы атомы не «вбивались» в
ее стенку, но и излишний объем нам тоже не выгоден. То есть необходимо придать
ей минимальный рабочий объем», — сообщил Александр Карпов.
Сейчас Фабрика, как и все ускорители ЛЯР, остановлена на
летние профилактические работы и будет вновь запущена в сентябре. В Лаборатории
идет обработка результатов проведенных экспериментов, а подготовка к
эксперименту по химии 112-го и 114-го элементов продолжится в сентябре.
Александр Карпов подчеркнул, что в осеннем экспериментальном цикле основной
упор будет сделан на подготовку и проведение экспериментов по изучению
химических свойств сверхтяжелых элементов и на то,
чтобы поставить планируемый эксперимент максимально эффективно.
источник - https://www.atomic-energy.ru/news/2022/08/10/127231