Техника - молодёжи 1968-07, страница 4

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ' СЧЕТЧИК ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ

КАМЕРА С ДАВЛЕНИЕМ ГЕЛИЯ ДО 1 АТМОСФЕРЫ

ПОТОК УСКОРЕННЫХ ИОНОВ

МИШЕНЬ ИЗ УРАНА

СТРУЙ ГЕЛИЯ В ИЗМЕРИТЕЛЬНУЮ КАМЕРУ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ СЧЕТЧИК ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ

Опыт пэ исследованию свойств изотопов эйнштейния.

ПААСТИНКА, НА ПОВЕРНОСТИ КОТОРОЙ .ПРИЛИПАЮТ" ЯДРА ЭЙНШТЕЙНИЯ

чивости! Но кто поручится за точность теоретических прогнозов? Чтобы убедиться, что это не мираж, нужно как можно точнее измерить характеристики радиоактивного распада элементов у самого края таблицы Менделеева. Полученные закономерности станут «нитью Ариадны», ведущей в лабиринт несуществующих элементов. И чем ближе элемент к границе неведомого, тем более точной вехой окажутся его свойства.

Особенно заманчивы свойства 99-го. Не только потому, что он один из завершающих сотню. Природа коварно сыграла с атомными ядрами в «чет — нечет». Свойства ядер, у которых и протонов и нейтронов — четное количество, сравнительно легко систематизируются. Зато у нечетных ядер богатая система энергетических уровней затрудняет какие-либо теоретические предвидения. Без точного эксперимента здесь не обойтись.

Изотопы эйнштейния (Ее) начали изучать еще с 1954 года. Исследования велись в основном американскими учеными из радиационной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнийском университете. Они обнаружили радиоактивный распад этого вещества, испускающего альфа-частицы с энергией в 7,35 мегаэлектрон-вольт. Подсчитали период полураспада: 7—7,3 мин. Решили, что распадается изотоп эйнштей-ний-247. Правда, через некоторое время исследователи усомнились в своих результатах. Все обнаруженные атрибуты радиоактивности они приписали другому изотопу: эйнштей-нию-246, лишив Е« -247 каких-либо анкетных данных. Но это еще не все. В одном из научных обзоров встречаются сведения о третьем, самом легком эйнштейнии — Es -245, Однако ссылка на неопубликованные результаты бросала тень сомнения и здесь. «Беспаспортная» троица внушала столь серьез ые подозрения, что даже эти скудные сведения не были занесены в таблицу изотопов.

Какая-то невидимая преграда мешала исследователям поближе познакомиться со строптивыми изотопами. Чутьем экспериментатора нужно было не только проникнуть в слабое звено предыдущих опытов, но и найти действенное противоядие от постоянных неудач. С такой задачей столкнулись молодые физики Валерий Илющенко, Михаил Миллер и Всеволод Михеев.

На мишень из урана обрушивался стремительный поток ускоренных ионов аз.ота. Поглотив налетевшую частицу, ядро урана увеличивало свой заряд ровно на семь единиц и перекочевывало в 99-ю клеточку таблицы Менделеева. Вместе с зарядом новорожденное вещество наследовало и кинетическую энергию движения иона. В стремительных ядрах эйнфтейния нельзя было узнать прежние малоподвижные ядра урана. Никакими силами не удержишь их в мишени. Без сожаления покидали они место своего рождения. Но далеко уйти они не могли. Мишень была заключена в камеру, заполненную гелием до давления почти в одну атмо-

Опыт по исследованию тройного деления ядер (на схеме показано каскадное деление ядра на три осколка).

ПОТОК УСКОРЕННЫХ ИОНОВ

ДЕЛЕНИЕ НА ДВА НЕРАВНЫХ ОСКОЛКА

МИШЕНЬ ИЗ УРАНА

СИЛЬНОдОЗБУЖДЕНОЕ ЯДРО

ДЕЛЕНИЕ БОЛЬШЕГО ОСКОЛКА НА ДВЕ ЧАСТИ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ

сферу. Протискиваясь среди ядер гелия, «беглянки» быстро теряли свою энергию и в конце концов присоединялись к окружающей «толпе».

Экспериментаторы нарочно оставляли в камере небольшую лазейку — полумиллиметровое отверстие в другой сосуд, измерительный. Здесь давление газа было в сотни раз меньше. Вместе со струей гелия ядра эйнштейния выдувались в этот сосуд и попадали в западню. Словно мухи на клейкую бумагу, прилипали они к пластинке, поставленной на их пути. Теперь их судьба была решена. За десятую долю секунды пластинка перескакивала к полупроводниковому кремниевому счетчику альфа-частиц, и электронная аппаратура фиксировала радиоактивный «писк» новорожденных. Исследователям оставалось лишь подсчитать активность изотопов эйнштейния, энергию испускаемых ими альфа-частиц и длительность их распада.

И тут оказалось, что Ез -246 и Ее-247 — действительно «близнецы». Энергия испускаемых ими альфа-частиц практически одинаковая — 7,33 мегаэлектрон-вольт. А периоды полураспада очень близки: 5 и 7,7 мин. Именно эта близость и вносила путаницу в прежние результаты. Под «паспортными данными», приписанными сначала Ее -247, а затем Es-246, скрывались сразу два изотопа. Удалось нащупать и скрытый порок в предыдущих опытах. Виновником оказалась слишком толстая мишень из урана. У каждого изотопа эйнштейния — своя излюбленная энергия ионов-снарядов, при которой они рождаются. Но в толстой мишени ускоренные ионы постепенно тормозятся. На различной глубине энергия их различна. Сами того не зная, исследователи получали полный набор изотопов эйнштейния, в котором невозможно было разобраться. Молодые исследователи Дубны решили применить тонкую мишень, на квадратный сантиметр которой нанесено всего полмиллиграмма урана. В такой тонкой пленке в зависимости от энергии пучка ионов можно «изготовить» любой из трех изотопов. Неразличимых прежде трансурановых близнецов удалось «разглядеть» поврозь. Бесспорность и авторитетность опытов были признаны всеми. В новейшей таблице, выпущенной в Соединенных Штатах, изотопы эйнштейния, исследованные в Дубне, заняли почетное место.

ЗАГАДКИ «ТРЕХЛУЧЕВОЙ ЗВЕЗДЫ»

Напрасно было бы надеяться, что каждое ядро урана, поглотив ион азота, непременно превратится в ядро эйнштейния. Такие события — большая редкость. Гораздо чаще сильновозбужденное ядро, не в силах выносить бремя переполняющей его энергии, разваливается на части. Катастрофа совершается мгновенно — за 10~¹⁶ доли секунды. Для В. Илющенко, М. Миллера и В. Михеева это было «побочное явление», неизбежно сопровождающее производство трансурановых элементов. Но именно этим «побочным явлением» заинтересовалась другая группа молодых исследователей — Юрий Оганесян, Саркис Карамян, Иван Кузнецов и Юрий Пенионжкевич. Между сотрудниками одной лаборатории произошел своеобразный раздел — кому «вершки», а кому «корешки» ядерных реакций.

Внимание ученых привлек довольно редкий случай — деление ядер на три осколка. Возможность такого распада давно уже была предсказана теоретически. Но обнаружить его на опыте было не легче, чем найти иголку в стоге сена. Вероятность «триплета» была слишком мала по сравнению с «дуплетом» — обычным распадом ядра на два осколка.

Теория предсказывала, что с увеличением «показателя неустойчивости» ядер Z²/A (то есть для тяжелых ядер) такое деление будет встречаться чаще. И вот охотники за редкими событиями снова взяли под прицел циклотронов ядра-тяже-ловесы. Можно насчитать десятка два открытий тройного распада за последние двадцать лет. Но проходило время, и либо сигнал оказывался ложным, либо данные были ненадежными, либо результаты исследователей явно противоречили друг другу. Одно оставалось несомненным — событие это действительно чрезвычайно редкое. Вероятность его, как показали радиохимические опыты, не превышает Ю^-8— 1Q-¹⁰ доли всех актов деления.

И как гром среди ясного неба прогремели результаты американского исследователя Прайса и его соавторов — выход тройного распада ядер равен 3%! Обстреливая ядра тория и урана, содержавшиеся в слюде, ускоренными ионами, они наблюдали характерные «трехлучевые звезды». Почти невероятное оборачивалось процентами достоверности.

Но каждая сенсация имеет оборотную сторону медали — неожиданно большой выход столь редкого события вызвал у ученых законные сомнения. К тому же из следов разле-