ТРАНСУРАНОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

ТРАНСУРАНОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Периодическая система природных элементов, как известно, обрывается на 92-м члене. Самым тяжелым природным элементом является уран. Ни на Земле, ни в приходящих из космоса метеоритах никто не находил каких-либо заметных следов более тяжелых элементов. Но почему?

Чем тяжелее элемент, тем больше протонов в его ядрах, тем меньше прочность ядер. Действительно, все элементы конца Периодической системы являются неустойчивыми. Они радиоактивны и превращаются друг в друга в цепочке последовательных ?- и ?-распадов. Если бы в природе и были элементы более тяжелые, чем уран, то они несомненно распались бы полностью за те несколько миллиардов лет, которые Земля уже успела прожить. Проведенные подсчеты показывают, что среди элементов с Z>92 практически нет таких, которые могли бы сохраниться за столь долгие сроки.

Но нельзя ли искусственно продлить периодическую систему, получить «заурановые» элементы? Оказывается, что это вполне возможно.

Первые трансурановые элементы — нептуний и плутоний — были получены американцами в 1940 г. при бомбардировке урана нейтронами и дейтонами. В дальнейшем основным средством создания трансурановых элементов стал специальный циклотрон, производящий мощные пучки ?-частиц и более тяжелых ядер. Первыми построили такой циклотрон американцы. Им удалось продлить Периодическую систему до 101-го элемента, который они назвали менделевием в честь великого русского химика, творца Периодической системы.

Затем в эту работу включились шведы, построившие специальный циклотрон в Нобелевском институте в Стокгольме.

Вскоре за создание трансурановых элементов взялась группа советских физиков во главе с членом-корреспондентом АН СССР Георгием Николаевичем Флеровым. В 1961 г. они ввели в строй в Дубне наиболее совершенный циклотрон для ускорения атомных ядер легких элементов.

К этому времени сначала шведы, а за ними и американцы сообщили о получении первых изотопов 102-го элемента, который решено было назвать нобелием. Правда, вскоре американцы показали, что шведские опыты недостоверны. Но в справедливости американских данных по изотопу 102-го элемента с массой 254 никто не сомневался.

В 1963 г. группа Г. Н. Флерова получила изотоп 102-го элемента с массой 256 и убедилась, что его свойства, предсказанные на основе американских данных об изотопе этого же элемента с массой 254, не соответствуют действительности. Тогда наши ученые совместно с работающими в Дубне чешскими радиохимиками решили проверить все сначала. За три года упорных исследований ими были созданы пять изотопов 102-го элемента. При этом оказалось, что никаких изотопов со свойствами, якобы обнаруженными в работах шведов и американцев, у 102-го элемента нет. Таким образом, этот элемент является первым трансурановым элементом, созданным советскими физиками.

В 1966 г. группа Флерова сумела даже определить химические свойства 102-го элемента, что несомненно является одной из труднейших задач, так как здесь ученые имели дело всего с несколькими атомами, распадающимися в течение нескольких секунд, да к тому же находящимися среди множества атомов соседних элементов с весьма близкими химическими свойствами (они образуют ряд актинидов, стоящий в III группе Периодической системы). Эта задача была блестяще решена с помощью сверхчувствительного экспрессного метода газовой радиохимии, разработанного в Дубне. Советские физики предложили назвать 102-й элемент в честь Фредерика Жолио-Кюри.

Одновременно с этими работами группа Флерова провела блестящие исследования, завершившиеся созданием самого тяжелого из трансурановых элементов — 104-го. (Незадолго перед этим американцы получили 103-й элемент, который они назвали лауренсием в честь создателя циклотрона американского физика Лауренса). Чтобы хоть немного представить себе трудность создания 104-го элемента, достаточно сказать, что в среднем в экспериментах в течение часа возникает всего лишь один его атом, к тому же исчезающий через 0,3 секунды! Тем не менее удалось разными методами детально изучить физические и химические характеристики нового элемента и получить совершенно идентичные данные. По предложению Г. Н. Флерова этот элемент назван курчатовием в честь академика И. В. Курчатова.

За создание двух новых трансурановых элементов группе сотрудников Объединенного института ядерных исследований во главе с Г. Н. Флеровым присуждена Ленинская премия за 1966 г.

Работы по созданию новых элементов имеют большое научное значение. Дело в том, что физики знают сегодня о существовании примерно 1500 устойчивых и радиоактивных изотопов, изучение которых требует создания новых теоретических представлений о систематике изотопов, позволяющей надежно предсказывать их основные характеристики. А это, в свою очередь, углубляет наши знания о строении атомных ядер и природе ядерных сил. Синтез трансуранов является своеобразным «пробным камнем» для различных вариантов теории. Кроме того, некоторые из трансурановых элементов уже нашли полезное практическое применение.