А после 107-го?

Беседа корреспондента журнала «Химия и жизнь» с директором Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне академиком Г.Н. Флеровым.

Вопрос: Первый вопрос не связан с проблемами трансурановых элементов. Он о взаимосвязи ядерной физики и периодической системы химических элементов...

Ответ: Синтез новых элементов это не самое трудное дело. Труднее доказать, что новое действительно получено. Благодаря периодическому закону, физики, синтезирующие новые химические элементы, находятся в лучшем положении, чем мореплаватели, открывавшие когда-то новые острова и страны. Начиная работу, мы уже кое-что знаем о наших неоткрытых «островах»; это придает поискам изначальную целенаправленность.

Когда Менделеев вынашивал и создавал свой великий закон, еще не было такой науки − ядерной физики, еще не была открыта радиоактивность... Марии Склодовской-Кюри в день открытия периодического закона − 1 марта 1869 г. еще не было двух лет. Сама идея превращения элементов казалась тогда алхимической, ненаучной. Мне кажется, что это пошло на пользу науке, ибо эта идея могла в какой-то степени затруднить выявление тех закономерностей, которые Дмитрий Иванович обобщил в своем законе.

Интуитивно чувствуя чрезвычайную важность изучения последних по атомным номерам элементов, Менделеев направлял взоры исследователей в ту область системы элементов, на которой впоследствии взросла ядерная физика. Хочу напомнить слова Менделеева, написанные в те же годы в «Основах химии»:

«Убежденный в том, что исследование урана начиная с его природных источников приведет еще ко многим новым открытиям, я смело рекомендую тем, кто ищет предметов для новых исследований, особенно тщательно заниматься урановыми соединениями...»

И если поначалу в среде физиков (я имею в виду ядерную физику) бытовало мнение, что их наука и периодическая система мало взаимосвязаны, то это была одна из самых короткоживущих идей. Ни физик, ни химик, ни любой другой ученый-естествоиспытатель не может, как бы он того ни желал, обойти законы природы. В том числе и периодический закон. А та область ядерной физики, в которой мне посчастливилось работать, расширяет границы периодической системы элементов, опираясь на самую систему.

Вопрос: Что, с вашей точки зрения, важнее − заниматься дальше изучением уже известных элементов и изотопов или синтезировать новые?

Ответ: Чем дальше отстоит изотоп от области стабильности, тем больше информации о строении ядра он может нам дать. Исследование вещества в экстремальном состоянии, в экстремальных условиях его существования − общий методологический подход, который используется и физиками, и химиками. Изотопы, далекие от области стабильности, − это и есть «экстремальный объект исследования».

Исследования сверхтяжелых ядер важны прежде всего тем, что они дают возможность получить максимум информации о строении ядра. Ради этого стоит тратить силы и средства на синтез и исследование новых элементов.

Вопрос: Что больше всего препятствует синтезу и идентификации элементов с атомными номерами больше 107 и как эти препятствия можно преодолеть?

Ответ: Главные препятствия − это слишком быстрый распад ядер, исчезающе малое время их жизни и все уменьшающееся сечение образования, т.е. «выход» новых ядер в ядерных реакциях. Но это не значит, что 107-й элемент − последний, замыкающий систему.

Существует идея, на первый взгляд парадоксальная: использовать для синтеза новых элементов явление, мешающее синтезу новых элементов, − «мгновенный» распад. Если обстрелять мишень, сделанную из какого-либо тяжелого элемента, очень тяжелыми ионами, например, урана, то на неуловимо короткое время образуются нуклонные формы (даже еще не ядра) с зарядом порядка двухсот. Среди осколков деления таких ядер могут быть относительно стабильные изотопы 114-го или 126-го элемента. Пока мы не можем ускорить пучки урана, но эти трудности − временные. Скорее, это дело техники.

Не исключено, что сверхтяжелые элементы есть и в земной коре, и, хотя пока ни в одном эксперименте (а они проводились в разных странах) не удалось найти изотопов с «островов стабильности», идея эта себя, конечно же, не изжила.