Популярная библиотека химических элементов. Книга вторая. Серебро — нильсборий и далее
Шрифт:
В работе 1961 г. изучалась лишь зависимость выхода излучателя от энергии ионов бора. Эта зависимость оказалась такой, что она скорее отрицала, чем подтверждала предположение о том, что наблюдаемая активность принадлежит 103-му элементу.
В честь Эрнеста Pезерфорда (1871—1937) — одного из основоположников ядерной физики, — учения о радиоактивности и строении атома — предлагают назвать элемент №103 ученые Дубны. Резерфорд первым доказал возможность взаимопревращения элементов в ядерных реакциях, ввел в физику понятие о протоне и т.д.
Может быть, строгое доказательство образования атомов 103-го элемента дала химическая
В Дубне элементом № 103 начали заниматься лишь через четыре года после появления этой первой и, прямо скажем, не слишком убедительной публикации. При облучении америция-243 ионами кислорода-18 получили изотоп 256103 с периодом полураспада 35±10 секунд. В 1966–1967 гг. были более детально изучены его радиоактивные характеристики, в частности сложный спектр альфа-излучения с энергией от 8,35 до 8,60 Мэв и ярко выраженным максимумом вблизи 8,42 Мэв. Затем были предприняты попытки получить и изотоп с массовым числом 257, описанный в работе 1961 г. Однако обнаружить изотоп 103-го элемента с периодом полураспада около 8 секунд и энергией альфа-частиц 8,6 Мэв так и не удалось пи в одной ядерной реакции, которая бы могла привести к образованию изотопа 257103.
| Массовое чисто изотопа | Реакция синтеза | Период полураспада, сек | Энергия, -частиц, Мэв | Место и год открытия |
| 255 | 243Am(16O, 4n) | 20 | 8,38 | Дубна, 1969 |
| 249Cf(10,11B, 4-5n) | 22+5 | 8,37+0,02 | Беркли, 1971 | |
| 256 | 243Am(18O, 5n) | 35+10 | 8,35+8,6 | Дубна, 1965–1966 |
| 249Cf(11B, 4n) | 31+3 | (8,42 max) | Беркли, 1971 | |
| 257 | 249Cf(11B, 3n) | 0,6±0,1 | 8,87+0,02 | |
| 258 | 248Cm(15N, , 2n) | 4,2+0,6 | 8,62+0,02 | |
| 248Cm(15N, 5n) | ||||
| 259 | 248Cm(15N, 4n) | 5,4±0,8 | 8,45+0,02 | |
| 260 | 249Bk(18O, , 3n) | 180+30 | 8,03+0,02 |
Узнав об этих результатах, физики из Беркли «провели ревизию своих данных». Было заявлено, что если 8 секунд живет не изотоп 257103, то, значит, образовывался другой изотоп этого элемента — с массовым числом 258 или 259.
Это, конечно, верно: 98+5=103, при слиянии ядер элементов № 5 и 98 составное ядро со 103 протонами просто обязано образоваться. Но образовывались ли такие ядра в берклиевеких опытах 1961 г.?
Очень может быть, что образовывались. Но доказательств тому, если не считать арифметики, явно недостаточно. Наблюдали какую-то неизвестную прежде активность, но реальных оснований приписывать ее элементу № 103, прямо скажем, маловато…
Лишь в 1971 г. в журнале «Physical Review» появилась статья о синтезе в Беркли сразу нескольких изотопов 103-го элемента. Результаты этой работы не вызывают сомнений. Кстати, в ней полностью подтверждаются полученные в Дубне сведения об изотопе 256103. Свойства же изотопа 257103 оказались совсем иными, чем приписанные ему в 1961 г.: период полураспада не 8, а 0,6±0,1 секунды, энергия альфа-частиц 8,37+0,02 Мэв вместо 8,6.
Поэтому не должно удивлять, что авторы работы, выполненной в Дубне в 1965 г., с полным правом считают себя первооткрывателями элемента № 103. Они ставили перед IUPAC вопрос о переименовании 103-го элемента в резерфордий. Это предложение пока не принято.
И в заключение несколько слов о химии элемента № 103.
Первые химические эксперименты с несколькими сотнями таких атомов радиохимики Дубны провели в 1968 г. Физики получали изотоп 256 1 03, атомы которого хлорировали в специальной колонке, и по дочерним (а на этот раз и «внучатым») продуктам судили о летучести образовавшегося хлорида. Летучесть, как и в случае с элементом № 102, оказалась минимальной. Так было определено, что элемент № 103 — последний актиноид.
Спустя два года американские радиохимики установили, что в водных растворах устойчивое окислительное состояние элемента № 103 — 3+. Тем самым были подтверждены еще раз предпосылки теоретиков о четырнадцати радиоактивных элементах-аналогах.
Новые сведения о последнем из актиноидов появляются довольно редко. Правда, в 1981 г. в ФРГ на новом ускорителе UNILAC в Дормштадте было получено и исследовано несколько новых изотопов трансурановых элементов. Среди них оказался и изотоп элемента № 103 с массовым числом 254 и периодом полураспада 2,1 секунды. Будучи сам продуктом альфа-распада 105-го элемента, этот новый изотоп тоже предпочитает испускать альфа-частицы, а не делиться на осколки.
Вот так, с интервалом в годы и десятилетия постепенно пополняется копилка наших знаний о последнем из актиноидов.
Курчатовий
104-й элемент был впервые синтезирован в Дубне в 1961 г. Его получила группа ученых Лаборатории ядерных реакций по главе с Г. Н. Флеровым.
Для синтеза элемента № 104 в циклотроне Объединенного института ядерных исследований была выбрана реакция
Математически все очень просто, но полное слияние ядер плутония и неона с последующим распадом ядра 264104 на изотоп 260104 и четыре нейтрона происходит только в одном из нескольких миллиардов случаев.
Почему так редко?
Коротко о физике
Далеко не все ядра неона взаимодействуют и сливаются с ядрами плутония. Но даже если слияние произошло, то образовавшееся новое ядро оказывается сильно возбужденным. Из-за этого возбуждения оно не может сохранить свою начальную массу (22+242=264), а обязательно освобождается от избытка энергии, главным образом путем деления на два ядра примерно равной массы или, реже, выбрасывая альфа-частицы, нейтроны, протоны.
Ядра 104-го элемента получаются только в том случае, если после полного слияния ядер пеона и плутония повое ядро выбрасывает одни нейтроны; а чтобы получить изотоп с массовым числом 260, образовавшееся ядро должно выбросить четыре нейтрона — не больше и не меньше.
Почему стремились получить именно этот изотоп?
В его ядре — четное число протонов и четное число нейтронов. Поэтому вероятность спонтанного деления таких ядер очень велика. Подавляющее большинство изотопов, которые могут образоваться в этих условиях, напротив, подвержено альфа-распаду. Значит, именно продукты спонтанного деления будут самыми заметными «вещественными доказательствами» образования 104-го элемента.