如何让一个新元素

2016年3月23日,在一次电话会议中横跨两大洲,一组研究人员决定的名字三个最新的元素周期表。首先,tennessine提出了117年,那么115年moscovium。只有最重的元素还发现,118号元素,保持无名。“尤里,”一个声音问,“你能留下电话吗?”

剩下的合作者然后做出一致决定。尤里领导只会成为第二个活着的人,美国化学家Glenn Seaborg之后,有一个元素命名的荣誉:oganesson。

这是一个决定,每个人都参与其中,似乎是显而易见的。我们本来打算从利弗莫尔提出这个名字,和事物的同时提出了从多个地方,”马克stoye回忆,核化学家在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室。我不知道如果我们可以声称实际上提出了名字,但我们预期它。”

后他们选择的原因很简单:Oganessian没有研究小组不仅领导的国际研究小组发现,他开创了他们使用的技术。在1970年代,他发明了冷聚变,而不是提出低能量核反应,但技术产生超重元素——104 - 113年发现的关键元素。现在,他的专业知识在一个新技术,品牌的热核聚变,有知识的边界延伸到结束的第七行元素周期表。雪莉Yennello,德克萨斯A&M的回旋加速器研究所主任说,“他是一个知识渊博的人永远以来的领域——他的祖父超重元素。”

Flerov的继承人

Oganessian的实验室在杜布莫斯科以北两个小时的车程。开车到那里意味着一次只能削减公路直通一片松林,过去的T-34坦克,标志着德国人,停在第二次世界大战。这是一个小镇,横跨伏尔加河,充满了雕像,现代主义建筑的壁画和相同的块。这也是一个naukograd -俄罗斯官方科学的城镇之一。所以雕像包括门捷列夫和核物理学家乔治Flerov,壁画的原子核聚变和相同的建筑领导的联合核研究所(Jinr)。

Jinr本身远未实施。一批老建筑设置除了镇被火车轨道,它的重要性的唯一迹象是军队人员在门口,检查论文与ak - 47步枪触手可及。一旦进入,校园是一个整洁的街道建筑,唯一迹象指向去食堂的路小屋。竞争对手欧洲核子研究中心建于1956年,Jinr有七个不同的原子实验室。Flerov实验室后,Oganessian已经研究小组工作了50年,第二个在右边,一堆用于装满液氮的门。帽子早已失去了;近来,科学家们用罐头盖子。它是唯一表明建筑房屋五回旋加速器。几百米,另一个回旋加速器正在建设中;实验室的主任,Sergey Dmitriev不断进展的摄像头饲料在他的办公室里,看着周围的超现实的看到一个孤独的清洁剂擦2000吨磁铁在一个空荡荡的大厅。

Oganessian德米特里隔壁工作。他的办公室很大,镶木板的,满是书籍,论文和纪念品。他有一个明显的火花和极其讨人喜欢的方式。桌子后面是一个A3的照片,他的孙子(“他只是骑在整个曼哈顿的种族!”);在遥远的角落是一个黑板,Flerov图,于1990年去世。Oganessian有玻璃窗格的门前树立这样可以保存他的导师的写作。

Flerov后原因Oganessian成为全球研究小组的领导人在超重元素。最初梦想成为一名建筑师,他从莫斯科工程物理研究所于1956年毕业,并几乎被格Budker原子能研究所的在莫斯科,但在他的团队没有空缺。相反,后Flerov招募Oganessian带领研究小组构建在杜布U300重离子加速器。“我来到Flerov集团,该集团是由Flerov !后“Oganessian记得研究小组。“我们没有看看属性(超重元素)。我们看着核反应、交互类型的衰变,核裂变,α排放:核物理和化学的宽视野。它很有趣,所以我继续,直到现在,我仍然感兴趣!”

超镄“战争”

创建一个超重元素背后的理论很简单:你打碎两个原子聚集在一起,希望他们共同构成一个更大的一个。

问题是,两个原子核融合,其正电荷之间的静电排斥必须克服,这意味着碰撞发生在非常高的能量。通常,这涉及到发射光元素弹重元素的目标。轻元素的高度带电离子在回旋加速器加速——强大的磁铁推动离子在圆形轨道光速的10%左右。这些离子然后退出回旋加速器束(每秒数万亿离子强度)射击目标。然后是最难的部分。即使它有一个碰撞,通常两个原子核分裂。大多数时候,质子之间的排斥力将击败吸引力将原子核结合在一起,整个事情是撕裂。但很偶尔,核强力胜出:两个原子核基态融合在一起,放松,和一个新的元素诞生了。试图让包装更重的元素意味着更多的质子进入细胞核,增加了机会就会分手。这可以通过使用补偿neutron-heavy同位素; the nucleus can stabilise by shedding energetic neutrons.

最后,你必须单独的单原子产生大量的未反应的材料和不需要的副产品,探测器。然后,通过记录链α衰变释放的原子消失一连串的较轻的元素,你可以证明你已经创建了。

简而言之,创建一个新的元素相当于射击一个机枪在海里捞针,希望子弹和针融合在一起,然后抓住bullet-needle物象,知道在不到一秒它将永远消失。

甚至这个阶段是一个挑战后28岁Oganessian当他开始研究小组在杜布纳:他所率领的团队没有一个曾经建立了回旋加速器。他们甚至不知道这是最好的方法。在美国,在劳伦斯伯克利国家实验室的团队——由Seaborg和阿尔伯特Ghiorso用线性加速器,这被认为是一个更有前途的选择。我们团队已经创建了八个人造元素编号为100。

后在Oganessian,研究小组Flerov找到了完美的团队领导。“尤里有不可思议的能力,能让人们一起工作,”Yennello说。他脚踏实地,热情。他解释了事情的好方法。每一次谈话你走开思考“我不会这样想”。因为他很讨人喜欢。因为他是尤里。

1960年9月9日,第一束氮离子通过U300加快,后与Oganessian作为研究小组首席工程师。这将是世界上最强大的加速器为下一个十年。1968年,在追求更多的光束,Oganessian监督建设第二个,规模较小、回旋加速器;这一次,而不需要任何外界的帮助,将自己的改进。Jinr开始超过美国人。一年后,这位36岁的完成了他的博士学位,致力于通过重离子核裂变。

当政客们正在挣扎说,科学家仍执行我们的工作。我们尽量保持政治。

马克stoye,劳伦斯利弗莫尔国家实验室

后现在83岁,Oganessian奇迹研究小组在科学已经走了多远。每当有人发现一个答案,这取决于他们如何接受和想象的世界,”他说。U300和伯克利的实验之前,任何超出100号元素被认为是一个“禁区”,Oganessian解释道。我很惊讶这样的重元素存在,因为直到1960年我们满意的经典模型,基于乔治•伽莫夫的想法,细胞核(原子)就像一滴液体。但尼尔斯·波尔和约翰·惠勒用理论表明不存在元素超过100,这是结束。

到1974年,波尔和惠勒已经被证明是错误的。元素106已经被融合的组合合成目标和炮弹从铀硼和氧锎。但突破性的成就吸引了冷战政治,作为美国和苏联团队声称已经发现了这个现象。104年和105年的美国人,元素是rutherfordium和一种元素;俄罗斯人,他们是kurchatovium和nielsbohrium。

今天,104是rutherfordium和105是钍。事实上,使用了这么多的名字在“战争”,他们只是普遍同意在1997年。后但Oganessian明确表示,研究小组任何敌意完全的外交官。他在图书馆,有一组黑白照片,包括他主要Flerov之一、Seaborg和Ghiorso杜布纳。其他照片是他向Seaborg解释技术;Seaborg的写作后笔记Oganessian阅读研究小组。黑白图片显示,超镄“战争”是好斗的。

”这就是政治,这是一个小遗憾,”劳伦斯利弗莫尔的stoye说。当政客们正在挣扎说,科学家仍执行我们的工作。我们尽量保持政治。”

在前苏联和美国在冷战期间,我们持续科学的联系,“同意詹姆斯·罗伯托实验室副主任在美国橡树岭国家实验室。,这两个国家都意识到,在连接是有用的,科学是有连接的车辆,否则太具有挑战性。”

Oganessian本能地知道这些联系的重要性。正是这种精神与他人工作-和他的叛逆的遵从科学之上的政治后,Oganessian让研究小组下一步超重元素的故事:冷聚变。

游击队融合

“我可爱的反应,冷聚变。后“Oganessian的研究小组微笑变宽的时候提到的。在他的办公室,在论文和古玩——车牌在罗斯威尔UFO研究中心坐落在无数赞誉——衰变链表元素,显示了同位素半衰期成为可能的技术。冷聚变,将元素的故事开始。

Oganessian曾在1961年被任命为总工程师,但几乎立即开始摩擦对实验室的方向。Flerov鼓励创新,告诉他的团队“不要涉足生态,让别人做的只要他们建议另一种方法。那些误入了导演的愤怒:他发现“游击战”等品牌,突破与酷冷漠对待。在Flerov看来,最糟糕的一个游击唯一能做的就是证明自己是正确的。

Oganessian是这样一个游击队。在整个60年代,他组织了一群年轻的研究人员探索多种多样的科学概念。现在,他有一个想法,他无法忽视。聚变反应是急剧减少的结果随着原子序数的成长更高。原因是高激发能(40-50MeV),这增加了元素分手的机会。创建新元素,需要最少的激发能,或者“冷”。而不是向重,一个很轻的元素紧密的两个元素应选用。

当Flerov远征去西伯利亚,Oganessian抓住了机会。测试他的理论,他向铅- 208发射argon-40镄- 244,预测它将卸下四个中子和创建一个同位素的半衰期只有4 ms。镄- 246产生的新技术,只有两个中子,半衰期为1.1 s。由此产生的收益是他想象的10000倍。冷聚变发生在一个能量接近库仑势垒,即形成原子核有激发能比任何技术使用过低2 - 3倍。

Oganessian报告他的发现Flerov他回来了。起初他的导师出现不屑一顾——通常的命运对于一个成功的游击队。只有当总统的苏联科学院访问Jinr Flerov后指着Oganessian说他研究小组产生transuranes数以万计。“总统,意识到这意味着什么,后给Oganessian亲吻脸颊上研究小组。

Jinr记录调用吻他的“不服从的奖励”。实际的奖励是新元素。到1996年,与团队合作的亥姆霍兹重离子研究中心(GSI)在达姆施塔特,德国冷聚变导致元素的发现107年到112年。二十年后,冷聚变的政治舞台的谢幕的发现113号元素(现在叫nihonium)为首的一群北岛康介本人盛田昭夫,这里是仁科和光,科学技术中心基于硬件加速的kouichi日本。日本搜索开始于2003年,与锌离子轰击铋。

2005年4月,他们只看到113号元素的两倍——而不是足以证明它的存在。超过7年,我们继续搜索,“森田说。“我们从来没有见过另一个事件。我不打算放弃。“他没有:日本团队终于看到第三个事件,足以满足要求确认发现,2012年8月。一个事件的概率很低,但有限的,”解释Hideto 'yo,仁科中心主任。的团队知道它会来的,因为他们在两年内两次。困难时他们不知道它会来的。”

有限的收益率证明冷聚变的日子结束了。后变得冗余,Oganessian叹了一口气。研究小组“是的,它能使重元素。但不是超重型,因为他们需要更多的中子。没有机会,没有中子。铅丰中子低于超铀元素。

这里看到了它的第一个事件的时候,Oganessian和他的合作者已经开始一项新技术。用热融合,一个联合小组的俄罗斯人和美国人把元素周期表的边界限制。

第2部分:发现链

在地板上后低于Oganessian的研究小组办公室坐U400M加速器,一天24小时运行。这是一个庞然大物:一个巨大的,两层回旋,嗡嗡不断与权力,其光束线压力释放后发出嘶嘶声。霜聚集在某个点,揭示了液态氮。主光束线延伸到一个大的密封室,高放射性的目标。其核心是一个2100吨磁铁——由15米的金属专用工具机滚——11光束线。火灾重离子束流,每核子能量高达270伏,在强烈的6 × 10¹²离子每秒。达到一个目标时,它通过充气探测器反冲分离器在1µs——这意味着它只能检测同位素半衰期长。

回旋加速器我小组的主要任务是研究超重的化学元素,极具挑战性的基本问题,”尼古拉Aksenov解释道,放射化学集团的负责人Flerov实验室,他的声音提高了对机械的嗡嗡声。这些实验是非常昂贵。但是你需要更多的投资。不仅对实验和设备投资,但投资独特的同位素生产用于我们的目标和- 48。

这是因为尖端超重费用发现使用- 48,异常丰中子弹。“天然钙是一个糟糕的同位素,”后解释Oganessian。研究小组它有20个质子,中子20。但在天然钙,约0.19%[的]- 48,20个质子和28个中子组成。很贵,很贵。一克- 48花费200000美元(£160000)。在操作过程中,加速器使用每小时0.5毫克,与实验运行好几个星期。

考虑到成本,资助的研究是一个明显的问题是为什么。喊着在房间里的噪音,实验室的主任Sergey Dmitriev响亮而明确的答案。“这是个重要的问题——元素周期表的边界在哪里?我们不知道最重的元素是如何形成的。核的边界在哪里?”

梁的岛屿

合作解决这些根本问题始于1989年,当肯从劳伦斯利弗莫尔的一次会议上遇到Flerov Hulet。核子物理学家都面临的问题,stoye解释道。那时,人在利弗莫尔光束遇到了困难时,和在俄罗斯的人需要一些技术帮助探测器、电脑、电子产品、等等。所以他们决定组成一个协作。”

Flerov那时辞去了核反应实验室主任,后与Oganessian任命为他的继任者研究小组。Oganessian也成为苏联科学院的成员。在他选举的前夜,Flerov派学院成员的一封信:“重离子物理发展集中在美国、德国、英国和法国。不仅我们应该守住我们的阵地,加强我们的立场。思考我将委托的人整个复杂的作品在重离子物理,我毫不犹豫地说出我的门徒的名字后尤里Tsolakovich Oganessian。研究小组一个杰出的物理学家和实验物理学家…他的工作的特点是创意,从一个意想不到的方法问题的能力方面,从而实现一个最终结果。

Flerov去世一年后,后但Oganessian确保利弗莫尔的合作研究小组继续说。最初,他们尝试在108年尚未命名的元素。但是团队的真正目标是114号元素和稳定岛。

我们必须提高我们的技术。我们必须提高我们的探测器。我们必须提高我们的分隔符。我们必须提高梁的强度。

马克stoye

岛的稳定。En 'yo称之为“核物理学家的梦想”。其他人说它是最大的奖,可能彻底改变能源或改变战争的面貌。这一理论,首次提出在1960年代,是一个地区存在一定的质子和中子组成创建比其他更稳定的同位素的原子核,原子核不稳定增加的趋势。而不是像一滴液体,伽莫夫提出,原子核中的质子和中子填补“壳”,类似于电子在原子。同位素与外壳应该证明更稳定。目的是达到“幻数”的一个同位素质子或中子。与这些神奇的数字我们有更多的绑定部队,“Oganessian解释道。“第一个不是很稳定,但比其邻国更稳定,是108 -钅黑——162个中子。但进一步,114号元素,184个中子,这是一个更稳定的区域。

一个更稳定的区域将意味着同位素半衰期较长的。而不是消失在几分之一秒,一个原子可能会持续一千年,允许科学家实验,甚至利用其能量的核反应前所未有的力量。“稳定岛是我们的实验中,光(指导)”后说Oganessian。研究小组但90年代末的都是不成功的。[有]你要合成的核中子密度高。

1998年,研究小组决定再次尝试合成114号元素。stoye招募,加入他的妻子南希,约翰•野生肯喜怒无常,罗恩洛希德利弗莫尔;Hulet已退休了。“我们做的第一个实验是48 +钚- 244,“stoye回忆说。实验已经跑过去,没有见过。所以我们必须提高我们的技术。我们必须提高我们的探测器。我们必须提高我们的分隔符。我们必须提高梁的强度。我们有很多改进,我们必须通过。

stoye描述初始访问Jinr深情。自1998年以来还没有多大变化;它仍然是相同的。我们会坐在那里,我们会鼓起来参观他的办公室的尤里。他是一个相当有条理,一种平静、安静的人。你必须听一点,然后你会听到掘金:他通常在他心中什么他想和你谈谈。”

可悲的是,stoye错过了球队的突破。“我在1998年11月,”他说。“我的妻子去一个月后,1998年12月。我们喜欢开玩笑,因为在当第一个事件被观察到。

研究小组已经成功地让114号元素;同位素他们不是在岛的中心,但接近足以证明它的存在。后,“如果没有稳定Oganessian说研究小组,将有一个半衰期的10^-19年秒。没有意义的讨论一个元素在这么短的时间内,你不能探测到。但我们看到的是一个衰减的影响秒- 19高几个数量级。这是奇怪的。和衰变发出一个α粒子和转换成112年,半衰期为分钟。”

俄罗斯人非常热衷于宣布,stoye回忆说。“这是一个衰变链。我们仍然完成我们的分析(但)最后,我们同意。有一些小的区别,我们就能够解决,但我记得那是一个非常繁忙的圣诞节和新年,因为我们正在疯狂地试图分析数据,他们就像“我们要宣布!”

现在相信他们的技术,热融合,是成功的,团队转移到116号元素。我们的计划是去调查,试图寻找这个地区增强稳定性、“stoye说。首先我们做了114年的实验,然后我们搬到了116年,因为even-atomic-number元素更容易制作和观察比奇怪的元素。我们改变了锔目标。

再次,团队是成功的。但这一次他们并不孤单。伯克利的对手,由维克多Ninov也声称他们已经发现了116号元素。伯克利集团,更重要的是,报告说看到118号元素的证据。

Ninov欺诈

Ninov来到伯克利从助教在德国,在那里他已经参与元素的发现110 - 112。伯克利的研究小组利用冷聚变实验中,发射氪领先。非常受人尊敬,Ninov使用大规模集成的软件处理结果;作为唯一一个熟悉它在伯克利,他把唯一的分析。

两块黄色纸上写下他的结果,Ninov声称三个118号元素的实例,形成116号元素的衰变链。团队发表了他们的结果物理评论快报。这似乎是最大的政变超重元素的发现。事实上,这是一个伟大的科学欺诈行为。

很好Seaborg死在这之前,它会杀了他。

艾伯特Ghiorso,劳伦斯伯克利国家实验室

伯克利的研究很快就有争议。科学家们GSI和日本无法验证结果。当伯克利再次开展实验,没有一丝难以捉摸的118。一项内部调查检查了设备,但此时没有人认为是欺诈。然后,在2001年再次Ninov声称已经发现了118个。这一次他的数据进行了分析:没有迹象表明他说他捡到的是什么。回顾最初的发现,没有签署118年的原始数据,。

在多个调查,很明显,创建事件的记录被改动了声称118号元素。至少有一个最初的连锁店已经改变,也使用Ninov的帐户。尽管他否认,Ninov被解雇了。到那时,团队的其他成员已经收回了这一说法。

Ghiorso对这一事件的评价纽约时报是直言不讳:“很好,Seaborg死在这,因为他的合著者之一。这就杀了他。”

Ninov欺骗的暴露,寻找元素。维克多Ninov, 118的东西,出来的时候我们要通过114年和116年,并试图获得信贷,”stoye回忆说。”这是一个黑色的眼睛。但它确实是它强调了我们的方法,我们合作如何处理这样的事情。数据是在杜布纳,但分析在杜布纳和利弗莫尔。分析不同的代码,不同的人,互相检查和反复核对。所以我们有一个质量控制水平建立在我们的分析。我们能够对Iupac说:“嘿!我们有很多人看这有不同的代码和想出了相同的答案!“它给你更多的信心最终结果。”

Oganessian接下来发生的事情的描述听起来很简单:“我们赚了114。我们做了116年和118年。他们表现出高稳定性。然后我们来到了奇怪的同位素。他们还展示了高稳定性。所以,一步一步,我们从110年到118年。“现实是更复杂的。- 48证明了完美的梁,但118号元素是一个挑战,因为目标。stoye说我们使用锎- 249。这和锫可能是最大的目标从radiation-handling角度。”

在2000年代,该小组还与镅115号元素,看到了113号元素衰变。Oganessian按团队发布。我休年假,stoye回忆道,”我记得想我们为什么匆忙,为什么我们这样做那么快?没有其他人做这个实验。“大约六个月后,日本的结果出来了。”

当时,无论是Russian-US或日本企图Iupac足以满足该元素发现了113年或115年。团队需要更多数据。因此,尽管日本继续搜索与冷聚变,Russian-US团队盯上了117号元素——一个元素,他们预计会衰变形成115年和113年。

只有一个问题:生产117 - 48,锫所需的团队。唯一在世界上的地位,让锫是高通量同位素反应堆在田纳西州橡树岭国家实验室,我们。

乔·汉密尔顿的田纳西

约瑟夫·汉密尔顿是一个位于纳什维尔的范德比尔特大学教授,后长期Oganessian合作者研究小组。到2005年,他们已经在一起工作了20年,发表200多篇论文。后当Jinr-Livermore团队需要锫,Oganessian做了一个研究小组访问他的朋友,也是一位杰出的研究员附近的橡树岭。这是一个访问,让他配音汉密尔顿“117之父”。

在2005年他来见我,我们去和高通量的反应堆,”汉密尔顿说。他们说唯一的经济办法锫是捎带一个商业公司订单calfornium - 252,因为锫- 249是一个副产品。锎,他们说“我们没有订单,没有直接的预期订单”。

这是一个挫折,但汉密尔顿并不打算放弃。未来三年,我每三个月。我叫高通量同位素反应堆科学家和问他们如果他们锎的订单。汉密尔顿的韧性是一段传奇故事在集团stoye说,他每个月都会敲响了门:“我们能锫吗?我们能锫吗?”

2008年,橡树岭终于证实了他们要生产锎。偶然的机会,下个月汉密尔顿庆祝他50年在范德比尔特和研讨会上被安排在他的荣誉。后两个Oganessian然后橡树岭的研究小组副主任詹姆斯·罗伯特在纳什维尔的庆祝活动。“我有他们两个在一起午餐,”他回忆道,”和尤里说服吉姆,我们需要合作。

这是罗伯特的后第一次接触Oganessian。研究小组“我非常深刻的印象,”他说。“我确信,基于已经完成,117年的合成是可能的。我也印象深刻的科学价值的实验。我确信这是一个科学问题值得解决的。”

现在,团队的目标117年扩大到包括劳伦斯利弗莫尔和田纳西大学的。但锫将证明一个困难的目标,与生产需要提前两年开始实验。我们不得不同意一个时间表,我们可以生产锫和排队加速器的可用性和梁在杜布的罗伯特解释道。“花了一年多在我们的反应堆得到锫,然后几个月的在我们的热化学处理细胞为了净化它。在这一点上,时钟滴答声开始。”

是因为锫紧迫性的半衰期只有310天。小产量——橡树岭的团队仅22毫克-意味着目标必须送往Jinr进行实验。如果有任何差错,团队将会失去机会。

罗伯特描述了作为“忙碌”。但它实际上很好地。当你想到的一切工作,净化,反应堆,加速器,船运的细节过程——所有这些工作很好为了最大化的实验会成功。我们只是在这些情况下,一切都很一致。

轰击锫- 48,球队又一次成功地创建一个新元素。更好的是,115年117年的α衰变产生的预测。114年和116年的发现被Iupac证实。现在,团队不得不等待专家小组的讨论他们的发现。

2015年12月,公布结果。Jinr和利弗莫尔将被视为发现118;橡树岭将被添加到117年和115年的发现(范德比尔特大学田纳西州的宣布离开的一个监督,后来更正)。然而,113号元素,将颁发给日本。

德米特里耶夫是宽宏大量的。的六个新元素,Iupac承认5个研究所。我们很高兴,我们的日本同事花了10年的合成三核。森田教授是我们的好朋友,他在我们实验室多年。他是我们的学生,所以这对我们来说不是问题!”

几个月后,团队开会决定可能的名字。后但Oganessian已经观察研究小组下一步。他帮助完成第七行元素周期表和查明的稳定。后现在,Oganessian的研究小组思想变成了三个问题。团队生产元素119或120吗?他们能达到稳定岛的中心?在本质上,他们发现超重元素?

第3部分:屈服于未来

118号元素是最后我们可以用48合成,“德米特里耶说。没人可以使用高通量产生镄或锿反应堆所需数量的目标。所以我们需要提高弹丸的原子序数。首先我们想使用titanium-50。它有两个质子但同样数量的中子- 48。复合核的稳定性将降低,和横截面(融合)的概率会减少至少一个数量级。当我们生产118,我们生产一个月大约一个核。如果少一个数量级,这是核每10个月。我们不是那么富裕能花那么多时间和回旋!”

一如既往,任何实验都需要时间和一个加速器,对时间和设备的需求高。来自世界各地的团队提出建议,梁时间是提前几个月预约。如果元素周期表是扩大其第八行,德米特里耶夫解释说,它将需要新的,更高效的加速器目前正在建造。目前,只有磁铁。它看起来就像一块金属的一个建筑工地,一个巨大的圆形平台覆盖着一个透明的塑料薄膜。其他部分正在清洗——spray-hosed升,升的丙酮。明年,像一个拼图玩具一样将组装现场,这些将成为世界上最先进的加速器。

设备几乎从未Jinr。磁铁制造在乌克兰,正如2014年金融危机开始了。乘火车运往俄罗斯的部分通过冲突地带,Jinr的科学家们听到枪声和爆炸声与厂商建立合作关系。后由于其历史,这并不奇怪Oganessian拍研究小组磁铁天真地,兴奋的它提供了可能性。

这是更强大的比现有的10倍(U400机型)的核心,“Oganessian说。的强度将十倍——如果一切顺利,我们希望有一个梁在明年。的新设施——超重元素工厂将至少也有一个分离器效率是当前设置的两倍。效率可能会导致元素的发现119年到120年,减少生产预期的更高的收益率补偿titanium-50梁。

罗伯特同样热情。的新加速器应该给我们我们已经发现潜在的100倍,当你把所有的改进,”他说。这意味着我们能够处理较小的截面,我认为这是一个很好的机会去119年和120年。我感到很兴奋。它只是不足够快来。”

Jinr及其美国合作者不会独自在寻找新的元素:日本已经准备尝试新的充气分离器和锕系元素的目标。“冷聚变是不再实用,”En 'yo说。“我们要用锔目标和钒和铬梁。我们使用一个线性加速器,不是一个回旋,为超重元素的发现。”

理研团队被推迟在2015年他们没有足够的资金——福岛事件引起了他们的电费上涨超出了他们的预算。现在球队重回正轨。今年我们获得补充资金升级通过安装一个强大的离子源,并替换一些超导腔的“En 'yo说。这将增加梁强度五:我们将有一个五倍机会发现新元素。

stoye描述这组之间的竞争和“友好竞争”。“准备继续前进。如果你看的历史元素的发现,大约每十年三,没有放缓。在我看来,我毫不怀疑我们会发现119和120在未来两到四年,也许5。我将对冲自己的赌注,说五年。

En 'yo认为它可以更长。虽然119年和120年达到,他们是在现有技术的局限性。”可以是一年(发现),但它[可能]会更长。五到十年是最好的猜测。”

超重元素的探索从来没有更活跃。雪莉Yennello,核物理学家在德州A&M的回旋加速器研究所,解释说这是物理学上的一个驱动力。“我们想知道未知的,”她激动地说。“有结束吗?它教我们底层的自然呢?我们必须看。如果我们能做到,我们应该试一试。它是关于我们如何存在。”

岛漏斗

扩展元素周期表只是机会的一部分新的加速器。没有人知道表将137年底——理查德·费曼认为,其他人则建议172。它不知道是否有稳定的另一个岛。后,预测不同:Oganessian自己提出了一个研究小组第二岛在2008年164号元素。这是一个非常好的问题,是否岛上是最后一个,“他说。问题仍然是两种力量的相互作用:核力量,有吸引力,和库伦力,排斥。当你到达更高的州,核力量真的能弥补吗?他们可能。今天的问题是原子核的大小:如果它扩大一点,我们有机会去下一个。人们做出勇敢的理论142号元素,中子数228。 It seems to me that such an estimate might exist. But the question is still open.’

问题仍然是关于核能和库伦力之间的交互。当你到达更高的州,核力量真的能弥补吗?

尤里领导,Jinr

鉴于这种不确定性,奇怪,人们的注意力已经转向稳定岛,114号元素。汉密尔顿热衷于指出了实际应用。当Seaborg教授和他的团队发现锎- 252,他们做了一些原子。然后他们发现了一种方法,高通量反应堆——和锎- 252毫克和克成为非常热门的商业话题,因为这是一个非常紧凑的能源和中子。它被用于第一个太空探测器作为能源。我们只做几个原子(现在最新的超重元素),但是如果我们能够稳定岛,我们有很多长期的同位素,所以你可以储存材料。

在这个搜索,新玩家到达,问题的新方法。美国密歇根州立大学正在建造的设施稀有同位素横梁、理论物理学家维托尔德,是首席科学家。设备使用一个线性加速器,并计划加速梁一半光速创建丰中子同位素的元素在自然界中很少出现。这个基金将耗资7.3亿美元,将于2022年全面投入使用。

Nazarewicz也是寻找稳定岛。困难的是我们不知道怎么去这个圣杯。有很多稳定的梁和目标——物理学家仍然在讨论最好的反应。事实是,我们没有对裂变理论模型有足够的亮度进行预测。

En 'yo表示同意。“能到达这个岛还不清楚。路要走不简单:我们只能达到核物理的通过我们的知识积累,实验技术和加速器的改进。即使到达岛上,德米特里耶夫说,事实证明,这将是一个挑战。‘好吧,化学可以隔离114,没问题,”他说。但你怎么说它是114 ?你需要α衰变。

这是岛上的固有问题。唯一的方法来证明一个元素创建了监控其α衰变到一个更小的元素。目前,最稳定的同位素的最重的元素,一直是flerovium - 289生产,持续约2.6秒。如果flerovium - 298,预测的中心岛,是合成,半衰期是数千年:在实验环境下太长时间显示衰变。如果半衰期为1000年,你需要至少一百万核衰变每一天,“Dmitriev解释道。当我们达到一个水平证明岛上被发现?“10 - 20年,我想!”

但还有其他的,更令人兴奋的前景与超重超重的化学元素,后说Oganessian。研究小组在Flerov实验室工作了所以引人注目的结果要求探索:118号元素可以周期性的终结吗?

元素周期表的崩溃

远离主加速器有一个小房间。这是真正的Flerov实验室:长,尘土飞扬的走廊的破碎瓦片和夸张的旋转报警灯;过去传统的化学实验室和建筑物的顶层,在一个小金属平台暂停在室内的轴。在这里,保罗谢勒研究所的客队在瑞士设立了他们的实验。

该平台是狭窄的;这里的团队带来了半吨的设备,在他们的房间下楼。他们这里梁次溢价——世界上有这么几个设施能够运行他们的实验。他们试图充分利用月槽,并利用每一分钟来获得尽可能多的数据。设备发生故障时在最后一天早上5点,三个小时梁时间结束前,组长罗伯特为把自己从床上拽起来,在零度以下的杜布纳的夜晚,修复。一个化学家,可以如此重要?

“你可能学习元素周期表的崩溃,“为简单地回答。

Jinr的工作意味着超重元素可以产生一个足够大的数量,足够长的半衰期,后学习化学,Oganessian解释研究小组。“现在的问题是关于化学性质。他们遵循周期性吗?例如,112号元素是一个同系物的水银吗?114号元素铅的同系物吗?”

如果oganesson不是惰性,如果是被动的,然后它已经发生了:这是周期性的结束!

尤里领导

古典理论——一个用于构造元素周期表——会说好的。但是当你增加核的电荷,后相对论效应来玩,Oganessian解释研究小组。电子获得速度和接近光速。如果接近光速,质量将会增加——相对论效应”——这不是考虑。

当然,相对论效应已经出现在元素周期表:他们解释为什么水银是液体和黄金是金。后,但Oganessian认为,研究小组可能会有一个点,相对论效应非常明显,元素不再跟随趋势的时期。“118呢?后“Oganessian问道。研究小组“它是一种惰性气体或不呢?化学家们会说“这将是一个惰性气体!“但是如果它不是惰性,如果是被动的,然后它已经发生了:周期性的结束!”

实验证明这是为团队,与Jinr Aksenov和他的同事们合作,努力。他们已经与Jinr合作自1990年代以来,为的父亲,一位东德化学家,在杜布纳的设施和他度过了自己的童年。Aksenov笑话为如此成功的原因是他的心态是德国人,一半一半的俄罗斯。

这个实验很简单。它必须是,为解释道。与单个原子的,化学是如此不同,你可能会失败,而不是观察什么。我们不能用单个原子复杂的实验,它必须是或否,这反应,它没有反应吗?”

该小组正在调查copernicium和flerovium。原子被石英室,然后刷新通过聚四氟乙烯毛细管探测器。”在这里,有两个α辐射探测器看着对方一个数组,其中有32。“从历史上看,探测器被涂上一层黄金。现在,使用selenium -特别红硒。涂层必须powder-thin这样探测器仍能工作。如果你看12组,所有元素在自然界硫化物、硒化物,所以他们非常稳定的化合物,”为解释道。气体流穿过英吉利海峡。存在着温度梯度,如果你有一个原子与表面反应的温度,他们有一个高的机会呆在那里。”

元素周期表的知识,形式的基础实验。知道另一组12与硒元素形成一个稳定的联系,该组织预计,copernicium将效仿。唯一的问题是温度copernicium将硒矿床。工作已经被做来推断该集团趋势和预期的温度。知道这是一条线的趋势,我们可以计算焓的升华,“Aksenov解释道。知道了这一点,我们可以计算出这种化合物的生成焓,热力学值。”

研究小组指出,巧妙地策划理论预测。现在,为实验数据。它表明copernicium形成与硒在-20°C,并在-90°C - flerovium一样如果相对论效应是影响集团的趋势。后如果Oganessian是正确的研究小组,118号元素的元素进行有意义的分类组:超重元素的化学模式不再适合化学家已经使用了100多年。现在,为实验证明理论是合理的。,116年和118年的大量新创建的加速器,很快他就可以做化学来证明这一点。

Aksenov说,化学,也证明了别的东西。也许我们已经在所有错误的地方寻找超重元素。

从太空使者

在苏联,有大探险找到这些(超重)元素在自然界中,“Akesenov说。他们试图找到他们根据他们认为他们知道的属性,因为推断。他们试图找到他们在许多地球材料,陨石,宇宙射线。

但化学家Jinr表明,在室温下,超重元素波动,探险是浪费时间。如果超重元素存在在地球上,他们会在两极,宇宙射线和下降成为被困在冰在-120°C。Aksenov说他通常问的第一个问题是他们是否会在足够的数量有一个实际的用途:copernicium核电站来解决能源危机,或一颗原子弹能摧毁一座城市。他嘲笑这个想法。“不。这是不可能的。由于半衰期。

陨石就像飞行实验室:检测超重,他们是理想的。

尤里领导

后,Oganessian同意,研究小组是真正的问题时发现超重元素。即使在稳定岛的中心,最长的理论上的半衰期是一千年。“地球,太阳系,已经存在了45亿年,”他说。如果你有一个同位素的十亿年,它很好。“否则,元素消失了。

而不是看宇宙射线的波兰人,Oganessian有一个更好的主意:陨石。他最后一天的会议是一个可以帮助他实现这个雄心壮志的人。理查德·胡佛,直到他退休,美国宇航局天体生物学主管在亨茨维尔,马歇尔空间飞行中心。现在他的白金汉大学教授,英国。两人望着宇宙。

后,“我们的利益是陨石Oganessian解释研究小组。“他们就像一个飞行实验室:检测超重,他们是理想的。他们一直飞数百万年来,你们可以检查一个检测器。在我们的例子中,探测器是橄榄石(一种镁铁硅酸盐矿物)。在橄榄石,如果重核穿过它,它使一个轨道。这个跟踪年龄和在显微镜下可以开发。和轨道的长度取决于原子序数:你有一个谱,可以校准。如果你找到比铀重…”Oganessian的笑容扩大,他的眼睛恢复那闪耀的光芒。

“这是一个非常令人兴奋的可能性,”胡佛表示同意。他们正在从太空使者,包含钻石和橄榄石晶体可以追溯到46亿年。一个大橄榄石晶体的石铁陨石(包含铁陨石和橄榄石)在太空的1亿年就像一个照相机。而是一分钟的曝光,曝光的元素,经过了1亿年。”

两人继续协商。他们刚刚见过但已经聊天好像他们是一生的朋友。Oganessian独特的技能把人们聚集在一起意味着他已经找到了他的下一个合作者。寻找超重元素在自然界中再次。

现在,这些尚未意识到下一个步骤。但oganesson配件,118号元素,可以是任何人,持有这些基本问题的答案。超重的科学家以来已经走过了漫长的道路,电话会议仅仅在几个月前,后当Oganessian的研究小组的朋友和同事决定元素的名称。但是荣誉的物理学家做什么呢?感觉如何永久写入元素周期表,旁边冷战巨头——和他的同事——Seaborg和Flerov吗?

后,“很难说Oganessian说研究小组,吹他的脸颊是暂时被情感。“提出的,因为它是我的合作者,它创建一个荣誉对我来说,但它是我的朋友和同事想表达意见。我只是看看和思考有很多事要做,即使这个元素。这不是故事的最后一块。”

作者要感谢亚历山大Madumarov时间和好客。