Третий по тяжести элемент во Вселенной был создан таким образом, что это открывает путь к синтезу неуловимого элемента 120, который был бы самым тяжелым элементом в периодической таблице.
«Мы были очень шокированы, очень удивлены и очень рады, что не ошиблись в выборе оборудования», — говорит Джеклин Гейтс из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (LBNL) в Калифорнии.
Она и ее коллеги создали элемент ливерморий, врезав пучок заряженных атомов титана в кусок плутония. Титан никогда не использовался в таком эксперименте, потому что его сложно превратить в хорошо контролируемый пучок, и требуются миллионы триллионов столкновений, чтобы произвести очень мало новых атомов. Тем не менее, физики считают, что пучок титана будет иметь решающее значение для создания гипотетического элемента 120, также известного как унбинилий, который будет иметь 120 протонов в своем ядре.
Исследователи начали с редких изотопов титана, которые они испаряли в специальной печи при температуре 1650°C. Затем они использовали микроволны, чтобы превратить горячий пар титана в заряженный пучок, который затем можно было подать в ускоритель частиц. Когда пучок достигал примерно 10 процентов скорости света и сталкивался с плутониевой мишенью, образовавшиеся осколки попадали в детектор, который обнаруживал сигнатуры ровно двух атомов ливермория.
Каждый атом быстро распадался на другие элементы, как и ожидалось — стабильность атомных ядер уменьшается с увеличением массы атома. Но измерение было настолько точным, что существует лишь один шанс из триллиона, что открытие было статистической случайностью, говорит Гейтс. Исследователи представили свои выводы 23 июля на конференции Nuclear Structure 2024 в Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе.
Майкл Тоннессен из Мичиганского государственного университета говорит, что этот эксперимент подкрепляет доводы в пользу возможности создания элемента 120. «Нужно проделать подготовительную работу и нащупать путь к нему. В этом смысле это действительно важный и необходимый эксперимент», — говорит он.
Thoennessen говорит, что создание унбинилия будет иметь глубокие последствия для нашего понимания сильного взаимодействия, которое определяет, когда тяжелые элементы стабильны, а когда нет. Изучение унбинилия также может помочь нам понять, как экзотические элементы могли образоваться в ранней Вселенной.
Самый тяжелый созданный человеком элемент на сегодняшний день — элемент 118, также известный как оганесон — имеет на два протона больше, чем ливерморий, и был впервые синтезирован в 2002 году. В последующие годы исследователи изо всех сил пытались сделать атомы тяжелее, поскольку для этого требовалось сталкивать друг с другом и без того очень тяжелые элементы, которые сами по себе, как правило, нестабильны. «Это действительно, действительно сложное дело», — говорит Тоеннессен.
Но новый эксперимент вселяет оптимизм в исследователей LBNL. Они планируют начать эксперимент по созданию элемента 120 в 2025 году, как только заменят плутониевую мишень на более тяжелый элемент калифорний.
«Я думаю, мы намного ближе к пониманию того, что нам нужно сделать», — говорит Гейтс. «И это волнительно - получить возможность добавить новый элемент в периодическую таблицу. Так мало людей могут это сделать».
