Материалы портала «Научная Россия»

118-й -- новая звезда на небосклоне физики

О том, как был получен новый элемент таблицы Менделеева и к чему приведет это открытие, ученые Дубны рассказывают в журнале "В мире науки"
Название изображения

Современная наука делается большими коллективами специалистов, и в этом я в очередной раз убедился, вновь побывав в лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований в Дубне. Там и состоялась беседа корреспондента журнала "В мире науки" с ее директором профессором  Сергеем Николаевичем Дмитриевым и научным руководителем академиком Юрием Цолаковичем Оганесяном.

Профессор Сергей Дмитриев: "На пороге таинственных миров"

- Сергей    Николаевич,    благодаря    118-му    элементу    вы    вновь    прославились.    Признайтесь:    ваша    инициатива -     дать    ему    имя    в    честь    Ю.Ц.    Оганесяна?
- Нет,    это    было    общее    решение.    Право    предлагать    название    принадлежит    только    авторам - таковы    правила    Международного    союза    теоретической    и    прикладной    химии    (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)    и    Международного    союза    теоретической    и    прикладной    физики    (International Union of Pure and Applied Physics, IUPAP).    Авторы - это    достаточно    большой    коллектив,    который    включает    и    наших    коллег    из    Ливерморской    национальной    лаборатории    им.    Лоуренса    (я    имею    в    виду    конкретно    по    118-му    элементу).    Это    было    общее    мнение.    
Мы это    делали    в    режиме    телеконференции.    Можете    себе    представить,    насколько    сложно    организовать    все    это    из-за    разницы    во    времени:    у    них    пять    утра,    а    у    нас    поздний    вечер.    Но    это    было    единодушное    решение    —    назвать    новый    элемент    в    честь    академика    Оганесяна.    Я    хотел    бы    напомнить,    что    в    2012    г.    114-й    элемент    получил    название    «флеровий».    Конечно,    это    было    очень    большое    событие    для    флеровской    лаборатории    —    увековечить    имя    нашего    основателя    и    учителя.    Это    касается    и    Ю.Ц.    Оганесяна.    Я    всегда    говорю    студентам:    «Кого    вы    помните    из    нобелевских    лауреатов?»    Возникает    тишина.    Двух-трех    последних    еще    помнят,    а    дальше - пауза.    Но    те    имена,    которые    внесены    в    периодическую    таблицу,    знают    все.

- Вы    дали    имена    уже    многим    элементам.    Тот    же    дубний - ваш    элемент?

С.Н.Дмитриев

С.Н.Дмитриев

- Не    совсем.    Дело    в    том,    что    с    момента    открытия    нобелия    (это    102-й    элемент),    а    также    103-го,    104-го    и    105-го    до    присвоения    им    названия    прошло    больше    10–15    лет.    Возникали    очень    большие    разногласия,    кто    же    все-таки    первым    открыл    эти    элементы.    Работала    большая    комиссия,    совместная    IUPAC и    IUPAP,    так    называемая    комиссия    Уилкинсона.    Они    объехали    все    лаборатории,    познакомились    со    всеми    исследованиями,    и    наконец    было    принято    считать,    что    102-й    полностью    открыт    нами,    а    104-й    и    105-й    открыты    одновременно    в    Дубне    и    в    Калифорнийском    университете    в    Беркли.    Но    имена    тогда    не    давались    авторами    —    я    говорю    об    этом    конкретном    случае.    Поэтому    они    были    предложены    комиссией    и    утверждены    IUPAC.    Дубний    —    в    честь    признания    ученых    нашей    лаборатории,    нашего    института,    резерфордий    —    в    честь    Эрнеста    Резерфорда.    И    чуть    позже    был    назван    106-й    элемент - сиборгий.

- В    честь    нобелевского    лауреата    Гленна    Сиборга?

- Да,    в    честь    Сиборга,    в    то    время    еще    жившего    ученого.    В    принципе,    это    было    против    правил.    Называли    обычно    в    честь    уже    ушедших.    Теперь    есть    еще    одно    исключение:    последний    из    известных    на    сегодня    элементов    периодической    таблицы - 118-й - назван    в    честь    Ю.Ц.    Оганесяна.    И    вот    можно    уже    говорить    о    символике.

- Что    вы    имеете    в    виду?

-  Мы    назвали    115-й    элемент    московием,    а    114-й    элемент    —    флеровием.    Почему?    Потому    что    114-й    представляет    собой    вершину    острова    стабильности:    114    протонов,    184    нейтрона.    И    Г.Н.    Флеров    посвятил    долгие    годы    работам    по    поиску    сверхтяжелых    элементов    в    природе.    Он    мечтал    об    этом.    И    мы    все    участвовали    в    этих    исследованиях.    Теперь    о    символике.    Московий    распадается    до    105-го    элемента,    то    есть    дубния.    А    118-й    оганесон    распадается    до    флеровия.    А    что    же    произошло    между    этими    двумя    открытиями?    Это    период    с    1990    по    2016    г.,    не    самое    лучшее    время    для    нашей    науки.    В    чем    заслуга    Ю.Ц.    Оганесяна?    Не    только    в    том,    что    он    научный    лидер    большой    коллаборации,    но    и    в    его    возвращении    к    реакциям    горячего    слияния    (или,    как    мы    называем,    теплого    слияния)    с    кальцием-48.    Весь    научный    мир    шел    по    пути    холодного    синтеза,    предложенному    нашей    лабораторией.    В    те    годы    лидировали    наши    коллеги    из    Дармштадта,    которые    синтезировали    110-й,    111-й,    112-й    в    реакциях    холодного    синтеза.    И    Институт    физико-химических    исследований    в    Японии    (RIKEN)    начал    синтез    113-го    элемента,    опять-таки    в    холодном    синтезе.    Вернуться    к    теплому    синтезу,    предложить    реакции    с    кальцием-48  -  это    был    очень    нетривиальный    шаг,    который    требовал    научного    мужества.    Это    не    просто    эксперимент,    а    полная    модернизация    нашего    ускорительного    комплекса,    новый    ионный    ECR‑источник.    Мы    отходили    от    свинца,    висмута    в    холодном    слиянии    и    возвращались    к    актинидным    высокоактивным    мишеням.    Это    новая     культура    в    радиохимии,    в    изготовлении    мишени,    в    работе.    То    есть    нужно    было    перенастроить    весь    коллектив,    перевести    на    другие    рельсы.    И    дороги    назад    уже    не    было.

- Элемент    везения    или    предвидение?

- Это    и    научная    интуиция,    и    научное    знание.    Как    говорил    Г.Н.    Флеров,    есть    смелость    от    знаний,    есть    смелость    от    незнания.    Здесь    все    вместе,    поскольку    это    была    совершенно    неизведанная    область.    Ведь    когда    были    опубликованы    первые    результаты    с    кальцием-48    по    синтезу    114-го    элемента,    один    достаточно    известный    ученый    писал    в    журнале,    что    этого    быть    не    может,    что    это    ошибка.    Такое    в    нашей    науке    уже    случалось.    Я    вспоминаю    статью,    которую    написала    соратница    и    ученица    Гленна    Сиборга,    известный    радиохимик    Дарлин    Хоффман.    Как    она    проснулась    утром    от    телефонного    звонка -   ей    сказали,    что    синтезировали    118-й.    Она    сразу    поехала    в    лабораторию    и    лично    убедилась,    что    он    синтезирован.    Праздник!    В    Беркли    первыми    открыли    сверхтяжелый    элемент,    а    результаты    Дубны    по    синтезу    114-го    (они    уже    были    опубликованы)    надо    еще    уточнять.    Но    через    полгода    оказалось,    что    научные    результаты    подтасованы.    Сотрудник,    который    это    сделал,    был    уволен    из    Калифорнийского    университета    в    Беркли.    Его    соавторы    отозвали    все    свои    статьи.    Должен    сказать,    что    общественный    резонанс    оказался    очень    неблагоприятным.    И    это    была    одна    из    причин    того,    что    комиссия    IUPAC    так    серьезно    проверяла    и    перепроверяла    наши    результаты.    В    итоге    из    последних    шести    элементов    приоритет    пяти    отдан    нам.

- 118-й    живет    ничтожные    доли    секунды.    Как    можно    изучать    то,    что    существует    в    течение    мгновения?

- Были    созданы    специальные    методики,    которые    позволяют    исследовать    столь    короткоживущие    ядра.    Быстродействие    наших    методик    для    регистрации    факта    рождения    нового    элемента    составляет    1    мкс,    для    изучения    его    химических    свойств    на    уровне    1    с.    Это    быстродействие    в    основном    связано    не    с    химией,    которая    происходит    мгновенно,    а    с    методикой:    поскольку    новые    атомы    образуются    в    мишенном    материале,    вы    должны    его    доставить    в    зону    химической    реакции.    Этот    «транспорт»,    как    мы    его    называем,    и    занимает    секунду.    Но    сейчас    мы    думаем    о    создании    специальных    газовых    сборников    —    это,    по    сути    дела,    поглотители,    куда    вы    вбиваете    все    ядра,    и    они    там    останавливаются.   В    кетчере    этот    процесс    занимает    30    мс.

- Как    вы    ощущаете    столь    ничтожное    время?    Секунда,    другая    еще    осязаемы…

- Где-то    в    районе    100    мс    время    еще    можно    представить.    Но    оставим    химию - здесь    еще    многое    предстоит    сделать.    Хочу    отметить,    что    сегодня    с    точки    зрения    физики    мы    можем    утверждать,    что    определенный    этап    окончен:    синтезированы   все    элементы    периодической    таблицы,    весь    седьмой    период    завершен.    Конечно,    дальше    мы    пойдем    на    синтез    119-го    элемента,    и    для    этого    создается    первая    в    мире    «Фабрика    сверхтяжелых    элементов».    Но    это    уже    новый    этап    исследований.

- «Фабрика»    будет    производить    те    элементы,    которые    вы    уже    получили?

Название изображения

- И    это    тоже.    Задач    у    нее    много.    Но    главное,    «Фабрика»    по    меньшей    мере    в    20–30    раз    повысит    эффективность    нашей    работы    за    счет    того,    что    создан    новый    ускоритель    (сейчас    идет    его    монтаж),    который    с    интенсивностью    тяжелых    ионов    в    десять    раз,    а    может    быть    и    в    20,    выше,    чем    мы    имеем    сегодня.    Это    новый    сепаратор    с    эффективностью    в    два    раза    больше,    чем    на    нашем    газонаполненном    сепараторе,    который    использовали    при    синтезе    всех    новых    элементов.    Что    нам    это    дает?    Калифорний  -  последний    радиоактивный    элемент,    который    можно    получить    в    более    или    менее    значимых    количествах.    «Значимых» -  потому    что    нам    нужно    для    мишени    по    меньшей    мере    10    мг.    Уже    следующие    элементы   -  ни    фермий,    ни    эйнштейний  -  в    таких    количествах    нарабатывать    никто    в    мире    не    может.    Это    только    микрограммовые,    нанограммовые    количества.    Их    не    хватит    ни    для        одного   опыта.    Поэтому    мы    должны    утяжелить    наш,    как    мы    его    называем,    прожектайл,    то    есть    ускоряемый    ион.    После    кальция    это    титан.    У    него    не    20,    а    22    протона    и    такое    же    количество    нейтронов.    У    него    нет    избытка    нейтронов,    как    в    случае    с    кальцием.    Мы    ожидаем,    что    вероятность    образования    нового    ядра    уменьшится    по    меньшей    мере    на    порядок.    У    118-го    элемента    мы    получали    на    нынешнем    ускорителе    одно    ядро    в    месяц.    И    если    мы    будем    продолжать    работать    на    нашей    технике,    то    будет    всего    одно    событие    в    год.

- Долго    ждать.

- Да,    для    эксперимента    это    не    очень    хорошо,    тем    более    что    вы    не    уверены    до    конца,    можете    ли    получить    новое    ядро    в    течение    года.    И    вообще,    полной    уверенности    нет,    поскольку    есть    еще    запрет    по    временам    жизни.    У    всех    сегодняшних    сепараторов    быстродействие  -  1    мкс.    Если    119-й    живет    меньше,    мы    его    просто    не    зафиксируем.    А    вот    с    новым    ускорителем,    который    будет    давать    интенсивность    на    порядок    выше,    мы    возвращаемся    к    условиям    синтеза    118-го,    но    с    титаном,    синтеза    119-го  -   в    реакции    с    берклием    и    120-го  -  в    реакции    с    калифорнием.

- А    зачем    все    это    нужно?

- Вы    представляете,    что    такое  -  синтезировать    новый    119-й    или    120-й    элемент?    В    природе    вообще-то    все    гармонично.    И    сегодня    эта    гармония    есть,    так    как    завершен    седьмой    период.    Но    если    вы    откроете    хотя    бы    один    элемент    восьмого    периода,    ваша    научная    интуиция    должна    вам    подсказать,    что    так    не    бывает,    чтобы    период    не    был    завершен.    То    есть    надо    идти    дальше.

- Еще    на    25    лет    работы?

Название изображения

- Да.    Это    означает,    что    выстроилась    новая    электронная    оболочка.    И    если    она    существует,    то    нет    препятствий    для    ее    заполнения.    Так    что    одно    назначение    фабрики  - идти    дальше    по    лестнице    элементов.    Второе    назначение  -   детально    изучить    то,    что    мы    уже    открыли.    И    здесь    прежде    всего,    конечно,    химия.    Если    мы    будем    получать    событий    в    десятки    раз    больше,    чем    сегодня,    открывается    колоссальный    путь.    Сегодня    один    химический    эксперимент    занимает    два    месяца,    это    очень    долго.    Такие    эксперименты    надо    проводить    за    одну-две    недели.    Тогда    можно    существенно    расширить    их    спектр    и    исследовать    многие    свойства.    Для    чего    важна    химия?    Мы    говорим    о    влиянии    релятивистских    эффектов.    Что    это    такое?    У    вас    увеличивается    заряд    ядра.    Электрон,    чтобы    удержаться    на    своей    орбите,    должен    вращаться    с    все    большей    скоростью.    Эти    скорости    приближаются    к    скорости    света.    Это    уже    релятивистика.    Увеличивается    масса    электрона,    внешние    оболочки    сжимаются    и,    как    следствие,    становятся    более    стабильными.

- Тут    начинается    уже    совсем    другая    физика...

- Именно    так.    Это    очень    интересная    область,    которая    требует    детального    изучения.

- Однажды    Ю.Ц.    Оганесян    упомянул,    что    нельзя    сосредоточиваться    только    на    одном    направлении,    хотя    и    достигнут    успех.    Однако    ваша    лаборатория  -  это    ведь    комплекс    разнообразных    исследований.    Чем    еще    кроме    получения    новых    элементов    вы    можете    гордиться?

- Лаборатория  -  это    как    достаточно    большой    академический    институт.    450    сотрудников.    Бюджет    немного    выше,    чем    у    академического    института.    И,    конечно,    мы    развиваем    не    только    одно    направление.    Например,    область    тяжелых    ядер.    Как    они    образовались?    Как    вообще    образовались    тяжелые    элементы?    До    железа    все    объяснимо,    а    вот    как    они    образовались    вокруг    урана,    остается    загадкой.    Наших    знаний    в    области    тяжелых    элементов    не    хватает,    а    они    очень    важны    для    астрофизики.    Надо    же    в    конце    концов    разобраться,    как    произошла    Вселенная!    Мы    изучаем    спектроскопию    трансактинидов.    Это    совместная    работа    с    нашими    коллегами    из    Страсбурга.    Есть    большая    область    исследований,    связанных    с    атомной    энергетикой,    созданы    и    отдельные    новые    установки  -  это    область    легких    экзотических    ядер.    Мы    с    вами    хорошо    знаем    просто    водород,    есть    еще    дейтерий,    тритий.    Мы    же    изучаем    водород-6    и    водород-7.

- Есть    и    такие    изотопы?

- В    природе    их    нет,    но    их    синтезируют.    А    это    та    самая    нейтронная    избыточная    материя,    когда    на    шесть    нейтронов    один    протон.    Это    же    нейтронная    звезда!    Как    вы    понимаете,    речь    идет    о    совсем    другой    области    исследований.    Можно    подумать,    что    мы    следуем    поговорке,    что    нельзя    класть    все    яйца    в    одну    корзину.    Однако    это    неправильно:    ядерная    физика  -  это    достаточно    богатая    для    исследований    область,    так    же    как    и    химия,    и    радиохимия.

- И    малоизученная?

- Конечно.    Мы    же    единственный    центр    в    России,    который    обладает    таким    парком    ускорительной    техники    тяжелых    ионов.    У    нас    широкий    диапазон    и    фундаментальных,    и    прикладных    исследований.    Конечно,    ожидать,    что    оганесон,    которого    мы    получаем    одно    ядро    в    месяц,    найдет    свое    применение    в    электронике,    не    следует.    Но    мы    должны  понимать,    что    такие    задачи    аккумулируют    вокруг    себя    очень    мощные    и    талантливые    коллективы,    которые    создают    массу    практических    приложений.    В    частности,    у    нас    есть    малый    ускоритель    ИЦ-100,    который    мы    используем    для    производства    трековых    мембран    в    медицине,    для    очистки    питьевой    воды,    для    сенсоров    и    т.д.    Раз    мы    производим    сверхэлементы,    вы    должны    понимать,    что    мы    можем    синтезировать    любой    изотоп.

- И    тому    есть    примеры?

Название изображения

- Конечно.    В    свое    время    мы    провели    очень    большую    работу    с    нашими    коллегами    из    Великобритании    и    впервые    синтезировали    сверхчистый    плутоний-237.    Для    чего?    Плутоний-236    и    плутоний-238  -  чрезвычайно    опасные    для    человека    радионуклиды.    А    237-й  -  это    электронный    захватчик    с    мягким    излучением,    живет    45,6    дня.    И    он    в    миллион    раз    безопаснее,    чем    два    его    соседа.    Но    примеси    соседних    изотопов,    которые    всегда    есть    в    реакторе,    все    его    свойства    полностью    перечеркивают.    Так    вот,    мы    впервые    в    мире    синтезировали    изотоп    очень    высокой    чистоты.    И    он    использовался    для    инъекции    здоровым    людям,    чтобы    изучать    метаболизм    плутония    в    организме    человека.    После    Чернобыля    и    Фукусимы    это    вопрос    достаточно    актуальный.    И    наши    исследования    полностью    показали,    что    существующая    модель    метаболизма    не    совсем    корректна.    Считалось,    что    основная    масса    плутония,    около    80%,    концентрируется    в    костях.    Из    костей,    к    сожалению,    ничем    его    не    выведешь.    Но    наши    исследования    показали,    что    60%    плутония    накапливаются    в    печени,    откуда    его    можно    вычистить.

- В    Дубне    работали    многие    великие    ученые.    Вы    чувствуете    их    влияние    сегодня?

- Конечно.    Здесь    особая    атмосфера.    Я    проработал    с    Г.Н.    Флеровым    десять    лет.    Поступил    младшим    научным    сотрудником,    прошел    в      лаборатории    все    ступени.    Конечно,    его    влияние    колоссально.    Мне    повезло,    что    работал    с    ним    по    поиску    сверхтяжелых    элементов,    по    прикладным    исследованиям.    И    молодой    ученый,    воспитавшись    в    такой    среде,    невольно    подхватывает    и    несет    в    будущее    атмосферу    научной    школы,    которая    здесь    возникла.    Кстати,    официальная    инаугурация    новых    элементов    пройдет    в    Центральном    доме    ученых    в    день    рождения    Г.Н.    Флерова  -  2    марта.    Это    дань    памяти    и    уважение    к    прошлому.

-  Вы    знаете,    чем    меня    радует    ОИЯИ?    Когда    приезжаешь    к    вам    в    Дубну,    не    чувствуешь    тех    страстей,    которые    бушуют    вокруг    науки    в    Москве.    Здесь    идет    нормальная    работа,    как    будто    вы    живете    на    острове    стабильности.

- В    этом    плане    нам,    конечно,    повезло.    У    нас    нет    оттока    кадров.    Представьте    себе,    если    бы    в    тяжелые    1990-е    гг.    наш    институт    был    расположен    не    в    Дубне,    а    в    столице!    Мы    бы    растеряли    очень    много.    Ведь    это    не    только    научный    потенциал,    это  и    инженерные    кадры.    Если    ученый    пишет    статьи,    участвует    в    конференциях,    у    него    есть    моральное    удовлетворение,    то    это    не    совсем    проявляется    для    вспомогательного    персонала,    которому    должны    быть    обеспечены    и    какие-то    успехи,    и    нормальный    уровень    жизни.    Дубна    в    этом    плане   -   действительно    уголок    стабильности.    Когда    нам    было    трудно,    мы    помогали    сотрудникам    за    счет    внебюджетного    дополнительного    финансирования,    за    счет    прикладных    исследований.    Мы    давали    молодым    ученым    безвозвратные    ссуды    на    строительство    жилья.    И    сегодня    мы,    конечно,    помогаем    молодым.    Если    мы    не    будем    этого    делать,    то    лишимся    своего    будущего.

Сергей Дмитриев, директор лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований в Дубне

 

 

Академик Юрий Оганесян: «Дубна всегда во мне» 

Ю.Ц.Оганесян

Ю.Ц.Оганесян

- Юрий    Цолакович,    я    очень    признателен    вам,    что    в    это    тяжелое    для    отечественной    науки    и    ученых    время,    когда    на    них    обрушилась    жесточайшая    и    во    многом    несправедливая    критика,    именно    вы    показали,    что    академики    занимаются    делом,    а    не    устраивают    своих    детей    на    «тепленькие    местечки»,    как    утверждают    разные    комментаторы.

- Это    другая    чаша    весов.    А    так    как    на    ней    сверхтяжелые    элементы,    то    она,    видимо,    и    перевесила.   - Не    кажется    ли    вам,    что    118-й  -  еще    одно    блестящее    подтверждение    теории,    то    есть    существования    вашего    острова    стабильности?    Это    нечто    принципиально    новое    в    физике?

- Вообще,    не    принято    так    говорить:    «блестящее    подтверждение    теории».    Теория    блестяще    описывает    эксперимент  -  это    бывает,    а    вот    наоборот  -  нет.    К    сожалению,    у    нас    в    ядерной    физике    еще    нет    строгой    теории    в    полном    смысле    этого    понятия.    Есть    теоретические    модели,    но    теорию    ядерных    сил    еще    предстоит    создать.    Ситуация    не    та,    что    в    квантовой    электродинамике,    где    известна    природа    электромагнетизма,    что    позволяет    рассчитать    все -  от    крошечного    чипа    до    огромной    электростанции.    Что    же    касается    ядерной    физики,    то    природа    ядерных    сил  -  как    сцепляются    протоны    и    нейтроны    в    ядре  -  нам    пока    не    ясна.

- Но    ученые    же    создали    атомную    бомбу    и    атомную    электростанцию?

- Да,    мы    используем    ядерные    силы:    бомбы    взрываются,    на    АЭС    вырабатывается    электричество.    Теория    не    стоит    на    месте.    Она    дает    объяснения    с    помощью    моделей.    А    модель    базируется    на    определенном    предположении.    Так,    например,    модель    жидкой    капли    предполагает,    что    ядерное    вещество    подобно    капле    заряженной    жидкости.    Как    и    жидкость,    оно    представляет    бесструктурную    (аморфную)    среду.    Если    мы    будем    пользоваться    такой    моделью,    то    элементы    могут    быть    только    до    сотого.    А    дальше    их    не    должно    быть,    поскольку    капля    становится    нестабильной. В    капле    заряженной    жидкости    действуют    две    противоборствующие    силы:    поверхностное   натяжение,    которое    ее    сжимает    и    делает    сферической,    и    силы    отталкивания    положительно    заряженных    протонов.    Как    только    расталкивание    превалирует    над    сжатием,    капля    делится    на    две    части.    Такая    ситуация,    согласно    расчетам    по    капельной    модели,    наступает    за    сотым    элементом.    В    противном    случае,    если    эксперимент    противоречит    этим    прогнозам,    возникает    повод    усомниться    в    том,    что    ядерная    капля    представляет    собой    совершенно    бесструктурную    материю.    В    ней    могут    возникать    структуры,    подобные,    например,    снежинкам.

- Снежинка?    Красиво.

- Так    называемая    микроскопическая    теория    пытается    объяснить    эту    структуру    вещества    в    тяжелом    ядре.    Хотя    бы    настолько,    чтобы    можно    было    ее    учесть    как    некую    поправку    к    бесструктурной    капле,    когда    мы    двигаемся    к    пределу    существования    ядер.    Оказалось,    время    жизни    тяжелых    элементов    действительно    быстро    уменьшается    с    ростом    их    атомного    номера    и    массы,    хоть    и    существуют    они,    может    быть,    чуть    дольше,    чем    сотый    элемент.    Но    потом,    достаточно    далеко    от    известной    области    ядер,    возникают    так    называемые    острова    стабильности    как    следствие    того,    что    ядра    имеют    внутреннюю    структуру.

- Не    менее    красиво,    чем    снежинка!

- Первый    остров    сверхтяжелых,    о    котором    мы    говорим,    был    предметом    долгих    мучений    многих    ученых    во    всем    мире.    Надо    было    понять,    есть    ли    он    в    действительности.    То,    о    чем    вы    говорите    как    о    теоретическом    провидении,    а    я    формулирую    как    рабочую    гипотезу,    появилось    в    1969    г.    После    этого    все    бросились    искать    сверхтяжелые    элементы.

- Так    называемые    физические    эксперименты...

-  Да.    Элементы    искали    в    космосе,    на    Земле.    Пытались    синтезировать    с    помощью    мощных    ядерных    реакторов,    подземных    ядерных    взрывов,    на    ускорителях    и    т.д.    К    сожалению,    ничего    не    удалось    увидеть.    Вполне    естественно,    что    к    1985    г.  -  к    концу    этого    штурма  -  идея    далекого    острова    окрасилась    пессимистическими    тонами.

- Физики    потеряли    надежду? 

- Причины    могут    быть    две.    Или    до    сверхтяжелых    не    дотянулись,    или    их    вообще    нет.    Мы    решили,    что    не    дотянулись    и    что    надо    делать    по-новому.    Эксперимент    придется,    по    всей    вероятности,    очень    сильно    усложнить.    Оставить    старое,    идти    другим    путем,    использовать,    соответственно,    совершенно    другую    реакцию.    Но    к    этому    мы,    к    великому    сожалению,    тогда    не    были    готовы.    Все    наши    достижения    за    много    лет,    которые    находились    «на    мировом    уровне»,    для    решения    этой    задачи    не    годились.    Надо    было    все    делать    заново.    А    если    учесть,    что    это    происходило    в    1990-х    гг.,    можно    представить,    насколько    нам    было    сложно    начать    новый    поход    в    одиночестве.    Столь    длинная    эпопея   -    продолжительностью    в    25    лет    (с    1991    до    2016    г.)   -   конечно,    связана    с    какими-то    находками    и    потерями.    Находки  -   это    новые    друзья.    Много    людей    нас    поддержали    и    помогли    на    трудных    этапах    нашего    пути.

- Кто    они?

- Министры,    даже    губернаторы,    научные    сотрудники,    коллеги    и    друзья    в    России,    а    потом    и    за    границей    и    даже    в    Америке,    которая    до    этого    рассматривалась    в    качестве    основного    конкурента.    Мы    нашли    многих,    но    многих    и    потеряли,    пока    добрались    до    заветного    острова    стабильности.
- Образно    говоря,    вы    высадились    на    этом    острове?

- Да.    В    северо-западной    его    части,    если    смотреть    по    карте    ядер.

- Вы    ходите    по    острову?

- В    определенных    пределах    ходим.    Нам    удалось    синтезировать    шесть    элементов    на    этом    острове,    и    они    значительно    стабильнее,    чем    элементы    вне    острова.

- И    что    это    нам    дает?

- Вся    история    развития    науки  -   это    познание    того,    как    устроен    окружающий    мир,    из    чего    состоит,    как    изменяется    в    своем    движении.    Теперь    мы    можем    сказать,    что    граница    материального    мира    находится    дальше,    чем    ранее    предполагали,    и    элементов    может    быть    больше,    чем    думали    50    лет    тому    назад.

- Это    главный    вывод?

- Пожалуй,    да.    То,    что    имеет    отношение    к    фундаментальной    науке.

- Существует    легенда,    что    таблица    приснилась    Менделееву…

- Не    верьте    легендам.    Не    думаю,    что    она    ему    вдруг    приснилась.    Я    бы    сказал,    он    вообще    не    спал,    когда    работал    над    ее    созданием.    Исторический    блиц,    хотя    и    неполный.    Великий    Дальтон    в    1808    г.    пишет:    «Атом    неделим.    Элемент  -   это    атомы.    Все    атомы    одного    элемента    одинаковы,    имеют    одинаковый    вес.    Разные    атомы    имеют    разный    вес».    В    это    время    было    известно    36    элементов.    36    кирпичиков    мироздания.    Затем    60    лет    спустя  -   Менделеев,    1869    г.    В    это    время    было    известно    63    элемента.    Д.И.    Менделеев    находит,    что    они    периодически    повторяют    свои    свойства.    Если    это    закономерность,    они    уже    не    могут    быть    первозданными    кирпичиками,    так    как    сами    из    чего-то    состоят.    Из    эфира,    думает    Д.И.    Менделеев    и    ищет    эфир.    Не    находит.    Тем    не    менее    он    говорит,    что    атом    не    неделим,    он    сам    из    чего-то    состоит.    42    года    спустя    Резерфорд    предлагает    модель    атома:    ядро,    и    вокруг    него    на    большом    расстоянии    вращаются    электроны.    Представление    об    элементах    формируется    поэтапно    по    мере    их    накопления.    А    теперь    мы    задаем    вопрос:    сколько    может    быть    этих    элементов?    Больше,    чем    118.    И    будут    ли    они    такими    же,    как    более    легкие    элементы?    Нас    интересует,    впишутся    ли    они    в    таблицу    Менделеева.    Ответ    пока    не    ясен:    и    да,    и    нет.    Вот    не    самые    сверхтяжелые    вроде    вписываются,    а    самые    тяжелые    —    может    быть    и    нет.    Чрезвычайно    интересно,    что    произойдет    дальше.    Если    кончается    периодичность    свойств,    что    придет    взамен?

- Значит,    сегодня    закончился    определенный    этап    развития    физики?    И    все    надо    начинать    с    новых    рубежей?

- Безусловно.    25    лет  -  это    не    короткий    этап    исследований.    И,    самое    главное,    он    показал:    что    наш    остров    в    той    части,    которую    мы    исследовали,  -   это    не    конец    существования    атомов    (элементов).    Возможно,    это    даже    не    последний    остров.    То    есть    мир    значительно    богаче    и    элементов    может    быть    больше.

- А    разве    это    не    еще    один    взгляд    в    прошлое?    У    меня    было    такое    ощущение,    что    открытие    новых    элементов  -  попытка    заглянуть    в    самое    начало    рождения    Вселенной.    Эти    же    элементы    были,    когда    Вселенная    начала    рождаться?

- Прямо    сказать    не    берусь,    потому    что    элементы    во    Вселенной    получались    не    таким    способом,    как    мы    их    синтезируем    в    лабораторных    условиях.    Мы    не    можем    повторить    в    стенах    лаборатории    то,    что    происходило    во    Вселенной.    Там    были    очень    высокие    температуры,    огромные    плотности    материи,    гигантские    потоки    нейтронов.

- В    самом    начале    Большого    взрыва?

- Все    происходило    значительно    позднее    Большого    взрыва.    Именно    тогда,    во    взрывах    уже    сверхновых    звезд,    синтезировались    самые    тяжелые    элементы.    Поскольку    мы    этим    путем    идти    не    можем,    то    придумываем    такие    реакции,    которые    не    осуществлялись    в    природе.    Исследуем    процессы,    когда    в    результате    лобовых    столкновений    ядер    происходит    их    слияние    и    в    продуктах    реакции    появляются    новые    образования.    Это    случается    редко.    Тем    не    менее    как    только    слияние    произошло    и    новое    ядро    суммарной    массы    остыло    посредством    эмиссии    нейтронов,    мы    уже    можем    говорить    об    образовании    нового,    очень    тяжелого    элемента.

- У    вас    есть    моральное    удовлетворение    от    проделанной    работы?

- Конечно,    хорошо,    что    все    получилось.    Могло    и    не    получиться,    кстати,    с    большой    вероятностью.    Могли    и    не    дотянуться    до    «острова»    в    очередной    раз.    Мы    с    коллегами    как-то,    обсуждая    этот    вопрос    после    первой    неудачи,    решили    в    последней    попытке    выложиться    так,    чтобы    в    следующий    раз    к    этой    проблеме    приступили    не    наши    дети,    а    наши    внуки.

- Своеобразный    прыжок    в    далекое    будущее?

- Можно    и    так    сказать.

- В    Дубне    открыто    много    элементов...

- Одним    элементом    больше,    одним    меньше  -   это    не    главная,    хотя    и    большая    радость.    Главный  результат    в    том,    что    есть    сверхтяжелые    элементы  -  пять    или    восемь,    пока    не    важно.    Они    уже    меняют    наше    представление    о    границах    масс    ядер.    Конечно,    в    прошлом    элементы    получались    довольно    редко    и    сложно.    Раз    в    пять-десять    лет.    А    здесь    они    все    на    одном    острове.    И    как    только    получился    один,    получить    остальные    уже    было    значительно    легче.    Было    ясно,    как    идти    дальше.    Но    рождение    элемента  -  все    равно    явление    очень    редкое.    Мы    счастливы,    когда    получаем    один    атом    в    день.    А    бывает,    что    и    один    атом    в    месяц…

- Но    ведь    получаете!

- Теперь    мы    решили    создать    новую    установку,    так    называемую    фабрику,    которая    будет    производить    эти    элементы    в    100    раз    больше.    И    тогда    попытаемся    дотянуться    до    более    тяжелых    элементов,    которые    пока    не    получались.

Название изображения

- Сколько    человек    принимало    участие    в    работе    по    получению    118-го?    Я    понимаю,    что    вы    на    вершине    этой    пирамиды…

- Это    были    практически    все    научные    сотрудники    и    инженеры    нашей    лаборатории.    Мы    сотрудничаем    с    американцами.    Вещество    мишеней    мы    получаем    оттуда.    В    Ок-Ридже    мощный    реактор,    еще    со    времен    Ферми.    Там    получали    плутоний,    из    которого    делали    бомбу.    Теперь    они    работают    с    нами,    в    их    команде    52    человека.

- Но    ваше    открытие    должны    были    подтвердить    в    других    центрах?

- Подтверждали    другие    лаборатории:    в    Германии,    США    и    Японии.    Первый    результат    мы    получили    в    2000    г.    А    в    2007    г.,    спустя    семь    лет,    когда    в    Дубне    команда    химиков    уже    приступила    к    изучению    химического    поведения    112-го    элемента,    наши    эксперименты    начали    повторять    в    других    лабораториях    и    на    других    установках.    Было    сделано    в    общей    сложности    восемь    экспериментов.    Все    подтвердили    открытие    сверхтяжелых    элементов.

- Еще    один    вопрос:    каково    ваше    отношение    к    Дубне?

- Я    испытываю    только    одно    необъяснимое    чувство:    куда    бы    ни    уезжал,    хочется    назад.    Сюда,    в    лабораторию,    в    Дубну.    Не    знаю    почему.    Во    Франции    был  -   раньше    времени    вернулся.    В    Америке    был  -   то    же    самое.    Наверное,    очень    привык.

- Я    приехал    к    вам    на    электричке.    Смотрю    в    окно:    лес    стоит    в    снегу  -   совершенно    феерическое    зрелище!

- Ну,    вы    лирик,    гуманитарий.    У    меня    немного    по-другому.    Я    себя    здесь    чувствую    свободнее  -   в    своих    желаниях,    стремлениях,    взаимоотношениях    с    людьми.    Наверное,    потому,    что    здесь    прошли    мои    молодые    годы.    И    самое    главное    в    жизни    случилось    тоже    здесь…
 

Юрий Оганесян, научный руководитель лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований в Дубне


 

в мире науки лаборатория ядерных реакций им гн флерова объединенного института ядерных исследований в дубне сергей дмитриев юрий оганесян

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий