http://93.174.130.82/digest/showdnews.aspx?id=ac43adde-aa52-4a96-aecf-3935758dc625&print=1© 2024 Российская академия наук
Претендент на нобелевскую премию от России Юрий Оганесян — о поиске следующего химического элемента на новом ускорителе в Дубне
Сотрудники Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна) готовы осуществить первый пуск уникальной по мировым меркам научной установки — «Фабрики СТЭ» для синтеза новых сверхтяжелых химических элементов и исследований недавно открытых. Центральной частью «фабрики» является ускоритель заряженных частиц циклотрон DC-280. О том, для чего создана «фабрика», о первых двух экспериментах с новым оборудованием, а также о загадках новых химических элементов, «Известиям» рассказал академик РАН, научный руководитель Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова ОИЯИ Юрий Оганесян.
— Юрий Цолакович, сейчас в таблице Менделеева последний элемент 118-й. Теоретически, как известно, предсказано существование 172 элементов. Так сколько их может быть на самом деле?
— Сколько может быть элементов — это волнующий вопрос, и на него теперь нужно ответить. Старой «классической» теорией было предсказано 100. А теперь есть уже и 118-й. Я могу сказать, что это еще не предел, можно двигаться дальше.
Мы видим материальный мир — как «материк» стабильных элементов, который простирается до свинца. Потом тонким перешейком идут короткоживущие элементы до радия, затем — природные уран, торий и долгоживущие трансурановые элементы до калифорния. Это похоже на «полуостров». А потом далеко от известной области элементов следуют «острова»: один, может быть, второй и даже третий. Так, согласно новой теории, устроен мир в силу того, что ядерная материя обладает внутренней структурой.
— Гипотезу о существовании «островов» приняли сразу?
— Поначалу она казалась почти сумасшедшей. Потом привыкли, начали бурно обсуждать, поверили. Экспериментальные группы многих крупных лабораторий мира бросились искать сверхтяжелые элементы в земных и лунных образцах, в космосе, в продуктах ядерных взрывов. Пять подземных ядерных взрывов было сделано в США. Были проведены эксперименты на мощных ускорителях тяжелых ионов. К сожалению, все попытки найти в природе или искусственно синтезировать гипотетические сверхтяжелые элементы не увенчались успехом.
— Сколько лет это длилось?
— Штурм сверхтяжелых проходил пятнадцать лет. А затем, как часто бывает, наступила полоса пессимизма. Если что-то ищешь и не находишь, то причины две: либо не дотянулся, либо этого не существует. Но если это ищут разные люди, в разных местах и на разных установках и не находят, то второе мнение начинает превалировать над первым. Мы эту точку зрения не разделяли, продолжая упорно искать эти «острова».
Научный поиск — вещь не только странная, но и изнурительная. Это как идешь по тропинке в лабиринте, а потом видишь тупик. Должен вернуться назад и пойти по-другому пути. Опять тупик, опять назад. Нужно иметь терпение, чтобы продолжать многие годы это странное занятие. Говорят, что, если из ста попыток семь удачных, это гениально.
«Была создана летающая атомная лаборатория»
Как изобретали советское ядерное оружие и зачем ученые конструировали реактор для самолета
— Но вы же знали, что так будет, когда становились ученым?
— Нет, как и многие молодые люди, конечно, не знал. Я стал физиком в некотором смысле случайно. Сначала я хотел стать художником, потом архитектором. Вместе с другими медалистами приехал поступать в Москву в вузы, где даже медалисты сдают профильные экзамены в моем первом случае физику и математику. Отдал документы в МИФИ тех лет, довольно легко сдал эти два экзамена. Затем пошел в МАРХИ. Здесь профильные экзамены — живопись и рисунок — обязательны для всех. Мне очень понравился демократичный подход в архитектурном: любой человек с улицы может прийти и сдать экзамен. Тоже сдал легко. Мне говорят: «Несите документы, больше ничего сдавать не надо, вы медалист». Назад в МИФИ. Мне отвечают «Ваши документы находятся сейчас на рассмотрении для получения допуска к служебным документам. Приходите через три месяца, не раньше». Вот так я и попал в ядерную физику.
— Возвращаясь к поиску сверхтяжелых элементов, почему же вы продолжали поиски?
— Просто аргументы в пользу того, что этого вообще нет, были менее состоятельны, чем предсказание, что сверхтяжелые элементы могут существовать.
— Как же получилось, что весь мир искал, а нашли именно вы?
— Мы поняли, что во всех предшествующих случаях, в том числе и в наших первых попытках, что-то не так. В постановке опытов чего-то не хватает, остаются открытыми не только технические вопросы. Иногда исходные положения, на которых базируется тот или иной подход к решению задачи, были далеко не безупречны. И если искать другое решение, то нет другого выхода, как сильно усложнить эксперимент.
— И когда вы поняли, что эта стратегия работает?
— Только в 2000 году. Когда мы получили первые два атома 114-го элемента. Но уже через пятнадцать лет мы таким же способом синтезировали все остальные элементы до 118-го.
— Что вы знаете о 118-м элементе — оганесоне, который сами открыли и который назван в честь вас?
От ядерного оружия — к природоподобным технологиям
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» празднует 75-летний юбилей
— Пока мало. Первое, что подобный в настоящее время самый тяжелый элемент действительно существует. Что его ядро за тысячную долю секунды самопроизвольно переходит в ядро 116-го элемента, которое, в свою очередь, в элемент 114-й, тот — в 112-й, последний — делится на два фрагмента. Радиоактивное семейство, берущее начало от 118-го элемента, нам было известно из предыдущих опытов.
Самому 118-му элементу в таблице Д.И. Менделеева уготовлено место в последней группе благородных газов. Он замыкает седьмой ряд таблицы элементов. В какой степени он будет проявлять свойства благородного газа, нам пока неизвестно.
— Есть идеи, как это узнать?
— Надо придумать опыт, который мог бы ответить на этот вопрос. В первую группу таблицы Менделеева входят самые химически активные элементы, в то время как в последнюю — химически инертные. Благородные газы инертны, в соединения не вступают. Еще один интригующий момент — это скачок от 118-го к 119-му. Между ними будет гигантская разница, так как перескок идет от самого инертного к самому активному элементу. А будет ли действительно эта разница гигантской? Чтобы ответить на этот вопрос, надо получить 119-й элемент и увидеть это отличие.
— Нужен новый ускоритель?
— Да, надо получать существенно больше атомов сверхтяжелых элементов. Раньше считали за счастье, когда получали один атом в день. Сейчас их надо будет получать в сто раз больше! В общем, будет другая жизнь. В очередной раз…
— Нужны другие скорости, другие мишени?
— Мишенного материала надо больше. То, чем мы располагаем сейчас, — явно мало. Новая «фабрика» нужна для этих, а также многих других исследований. Потому что всё, что мы имели и имеем, несмотря на все наши мировые рекорды, для подобных задач не годится. Надо без сожаления отказаться от старого и делать заново. Так мы и поступили: с 2012 года начали строить, по сути, новую лабораторию сверхтяжелых элементов.
— Когда возникла идея построить «фабрику»?
— Когда у нас наконец всё получилось. Естественно, встал вопрос: а что дальше? Когда надо принять какое-то трудное, например, стратегическое решение, мы собираемся в пустующем кабинете Георгия Николаевича Флерова — в нашем маленьком музее (его бывшем кабинете) и там обсуждаем проблему, чтобы найти подходы к ее решению.
В одно из подобных собраний я сказал, что, для того чтобы продолжить поиск, надо ответить на один вопрос. На открытие всех сверхтяжелых элементов нам потребовалось пятнадцать лет практически круглосуточной работы. А если бы мы эту работу начали не в 2000 году, а в 2015-м, сколько нам потребовалось бы времени?
Оказалось, что всю нашу работу через пятнадцать лет можно было бы сделать в сто раз быстрее! Но тогда следует, что всё наше «имущество», наработанное годами и приведшее нас к открытию новых элементов, надо выбросить и строить новое, соответствующее реалиям. И сейчас, создавая новый ускоритель, новый сепаратор и детекторы мы всегда должны чувствовать пульс времени — всё устареет через пятнадцать лет!
— Какой первый эксперимент запланирован на новом ускорителе?
— Первый эксперимент, точнее первые два эксперимента, каждый из которых будет длиться 50 дней, будут демонстрационными. Мы должны показать всем и самим себе в первую очередь, что идеи, лежащие в основе созданного нами научно-экспериментального комплекса, состоятельны. Будут повторены эксперименты по синтезу 114-го и 115-го элементов. Только раньше в них наблюдалось штучное количество атомов, теперь должно быть несколько сотен. Что касается первого пуска ускорителя, то у нас их будет два: один физический, другой химический. Физический пуск комплекса будет осуществлен по результатам первого эксперимента. Дальше состоится инаугурация нового комплекса. А далее будет следовать новая жизнь по научной программе, рассчитанной на пятнадцать лет.