Техника - молодёжи 1978-04, страница 45

НА ПЕРЕДНЕМ КРАЕ НАУКИ

удалось синтезировать изотоп 106-го элемента при бомбардировке свинца — 207, 208 ионами хрома-54. После синтеза 106-го элемента естественно было попытаться синтезировать элемент-107.

Предварительные расчеты показали, что наиболее перспективно облучение висмута-209 ионами хрома-54. Чтобы получить на циклотроне У-300 ионы хрома с нужной для синтеза энергией 290 Мэв, их надо было ускорять восьмикратно ионизированными. Для идентификации наблюдаемых продуктов требовалось также ускорять восьмизарядные ионы титана-50, вана дия-51, маргаица-55 и девятизаряд-ные ионы железа-58. Все эти сложные задачи удалось решить благодаря большому опыту, накопленному в прежних экспериментах на циклотроне У-300.

Все эти сложные, впервые поставленные перед ускорительной техникой задачи были решены благодаря созданию циклотронных ионных источников нового типа. Эти источники позволяли получать интенсивный пучок ионов с высокой зарядностью нз твердотельных материалов, в том числе и таких тугоплавких, как титан. Дальнейшее ускорение ионов до необходимой по условиям экспериментов энергии эффективно осуществлялось благодаря отличным эксплуатационным характеристикам циклотрона У-300.

Наличие такого могущественного инструмента, как циклотрон много-гарядных ионов, сделало принципиально возможным синтез нового элемента. Однако необходимо достоверными многократными измерениями доказать, что среди многочисленных продуктов, образовавшихся при бомбардировке мишени, получались и атомы искомого нового элемента.

В основу идентификации было положено явление самопроизвольного — спонтанного — деления ядер тяжелых элементов. Получающиеся в реакциях с ионами ядра приобретают достаточно большой импульс, чтобы вылетать из мишени. Их можно «подхватить» и перенести в ионизационную камеру, регистрирующую деление. Причем по быстроте переноса можно судить о периоде полураспада нового элемента. Все эти операции выполняются с помощью чувствительного и достаточно сложного прибора.

Это тонкостенный дюралюминиевый цилиндр диаметром 10 см, вращающийся вокруг оси, направленной вдоль магнитных силовых линий. Пучок ускоренных ионов падает по касательной на его боковую поверхность. На ней нанесен

тонкий слой вещества мишени — висмута или обогащенных изотопов свинца и таллия. Осколки спонтанного деления регистрируются трековыми детекторами из слюды мусковита. Вращающийся в вакууме с частотой, достигающей 5600 об/мин, облучаемый мощным пучком ионов, цилиндр со сравнительно легкоплавкой мишенью быстро перегрелся бы, если бы не система охлаждения. Тепло отводится по его валу, который погружен в медный контейнер с жидким сплавом индия и галлия. Контейнер, в свою очередл, охлаждается водой.

Как же проводились эксперименты по созданию 107-го элемента?

Возникающие ядра новых элементов, вылетая из мншенн, застревали в теле цилиндра. Чем стремительнее он вращался, тем быстрее эти ядра попадали к детекторам.

И если при этом они фиксировали осколки спонтанного деления, то по частоте вращения диска можно было судить о периоде полураспада образовавшихся элементов.

Для синтеза 107-го элемента было намечено использовать три реакции: висмута-209 и хрома-54, свинца — 206, 207, 208 и марган-ца-55 и таллия — 203, 205 н железа-58. Эти реакции могли породить составные ядра элемента 107 с массовыми числами 261 — 263, которые в результате испарения двух трех нейтронов должны образовать изотопы этого элемента с массовыми числами 258—261. Вновь образовавшиеся изотопы, как ожида лось, могли оказаться нестабильными к а-распаду и спонтанному делению. Испуская а-частицы, они должны были бы превращаться сначала в неизвестные изотопы 105-го, а потом и 103-го элементов. Поэтому эксперименты пришлось начать с изучения вероятности спонтанного деления неизвестных изотопов 103-го и 105-го элементов, могущих образоваться при а-распа-де ядер 107-го.

В этих экспериментах был обнаружен спонтанно делящийся изотоп 105-го элемента с массовым числом 257 и периодом полураспада 5 секунд. И когда после многочисленных экспериментов и сопоставлений данных, полученных в различных комбинациях взаимодействующих ядер, выяснилось, что при облучении висмута-209 ионами хрома 54 детекторы фиксируют активности с периодами полураспада около 2 миллисекунд и 5 секунд, стало ясно: активность 2 миллисекунды соответствует изотопу 107-го элемента с массовым числом 261, при распаде которого

образуется 5-секундный изотоп 105-го элемента.

Подробное описание экспериментов по синтезу 107-го элемента было опубликовано в виде препринта Объединенного института ядерных исследований и в международном физическом журнале «Нуклеар физике» авторским коллективом в составе: Ю. Оганесяна, А. Демина, Н. Данилова, М. Иванова,

A. Ильинова, Н. Колесникова,

B. Маркова, В. Плотко, С. Третьяковой, Г. Флерова.

Установленные свойства изотопа 107-го элемента показывают, что синтез следующего — 108-го элемента возможен уже при ныне имеющихся технических средствах. Бомбардируя мишень из радия-226 ионами кальцня-48, можно синтезировать ядра изотопов 108-го элемента с массовыми\ числами 271, 272, содержащие 163—164 нейтрона, А значение такого синтеза • трудно переоценить: ведь это будет значительный шаг к центру «острова стабильности».

Установлено, что далеко не из любого набора протонов и нейтронов можно составить стабильное

ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ протеид

20 БО 100 140 1БП 220

ЧИСЛО НЕЙТРОНОВ

Нарта изотопов. Красным цветом помазан «полуостров стабильности», завершаемый висмутом. Ожидается, что впереди должен быть «остров стабильности».

атомное ядро. На соответствующей диаграмме зона таких стабильных ядер изображается как бы «полуостровом» — вытянутой областью, замыкаемой висмутом — последним стабильным изотопом. Теоретические прогнозы говорят, что эта область не единственная, ибо, кроме «полуострова», должен быть еще «остров стабильности» в районе ядер, состоящих из 114 протонов и 184 нейтронов. Достижение этого _г «острова» было бы колоссальным завоеванием науки, оно позволило бы проникнуть в самые Сокровенные тайиы ядра и разгадать многие его секреты.

Новый более мощный циклотрон У-400, сооружаемый в Дубне, дол-Жен значительно облегчить дальнейшее продвижение науки к заветному «острову стабильности».

43