Ученые из лаборатории Беркли использовали титановый пучок для создания атомов элемента 116. Это не только представляет собой новый способ создания сверхредкого элемента, но и является доказательством концепции того, что вскоре они потенциально смогут создать пока еще не открытый элемент 120, который может быть стабильным.
Периодическая таблица упорядочивает элементы на основе их атомного номера или числа протонов, которые каждый элемент имеет в своем ядре. Хотя все первые 94 элемента в таблице встречаются в природе, все более тяжелые элементы были созданы только в лаборатории путем слияния существующих элементов.
На бумаге это звучит относительно просто: если вам нужен элемент с определенным атомным номером, просто соедините вместе два других элемента, общее количество которых составляет такое же количество протонов. Так, например, чтобы создать элемент оганессон, имеющий 118 протонов, ученые обычно запускают луч кальция (с 20 протонами) в мишень из калифорния (с 98 протонами).
С помощью кальциевого луча по различным мишеням впервые были синтезированы сверхтяжелые элементы с 112 по 118. Ожидается, что больше элементов находится за пределами таблицы Менделеева, но, к сожалению, калифорний — самый тяжелый элемент, который можно использовать в качестве мишени — следующие элементы слишком нестабильны.
Так что, если вы не можете смени цель, смени снаряд. Именно это сейчас и сделала команда лаборатории Беркли, получив дополнительные два протона, переведя пучок от кальция к титану, который содержит 22 протона. Однако сделать это не так просто, как кажется.
Во-первых, для этого процесса требуется титан-50, редкий изотоп, который составляет лишь около 5% всего природного титана на Земле. Затем его нагревают в специальной печи, которая поднимает температуру почти до 3000 °F (1649 °C), испаряя титан. Источник ионов создает плазму заряженного титана, которую затем можно превратить в луч и выстрелить в цель.
Это первый случай использования титанового луча в подобных экспериментах, поэтому, чтобы проверить его работоспособность, команда запустила его в мишень из плутония, содержащего 94 протона. В результате был получен элемент 116, ливерморий. И, конечно же, команда обнаружила неуловимый элемент, хотя и очень редко: за 22-дневный эксперимент было получено всего два атома этого вещества.
Иллюстрация, показывающая, как команда лаборатории Беркли могла бы получить пока еще неоткрытый элемент 120 в ходе эксперимента. Дженни Нусс/Лаборатория Беркли
Имея это подтверждение концепции, команда теперь планирует использовать титановую балку для охотиться за гипотетическим элементом 120. Это можно сделать, обстреляв титаном калифорнийскую мишень – хотя ожидается, что это будет еще более редким явлением.
«Мы думаем, что изготовление 120 займет примерно в 10 раз больше времени, чем 116», — сказал Райнер Крюкен, директор отдела ядерных наук лаборатории Беркли. «Это непросто, но теперь кажется возможным».
Если бы он был открыт, то элемент 120 (или Унбинилий, если использовать его имя-заполнитель), по прогнозам, будет щелочноземельным металлом и будет находиться в пустой в настоящее время восьмой строке таблицы Менделеева, рядом с также неоткрытым элементом 119.
Но самое интересное, что элемент 120 имеет хорошие шансы оказаться на «острове стабильности». Сверхтяжелые элементы обычно имеют очень короткий период полураспада, то есть они распадаются за считанные миллисекунды, что делает их трудными для изучения и непрактичными для практически любого реального использования. Но было предсказано, что некоторые изотопы этих элементов могут иметь необходимое количество нейтронов, чтобы сбалансировать все это, стабилизируя его на минуты или даже дни. Если это так, то элемент 120 может стать самым полезным новым элементом, созданным за довольно долгое время.
Исследователи могут начать эксперименты уже в 2025 году, хотя для создания любого элемента все равно может потребоваться несколько лет. атомы элемента 120.
Результат исследования был представлен в журнал Physical Review Letters.
