Образовательный портал ОИЯИ
English
Синтез сверхтяжёлых элементов
Сколько элементов может существовать во Вселенной? Где предел таблицы Менделеева? Ответам на эти вопросы посвящён цикл из пяти научно-популярных лекций академика Юрия Цолаковича Оганесяна. В них Юрий Цолакович рассказывает о происхождении ядер и атомов во Вселенной, различных подходах к искусственному синтезу элементов тяжелее урана, существовании так называемого «Острова стабильности», а также о перспективах получения новых ядер на ускорительном комплексе — фабрике сверхтяжёлых элементов.
Лекции рассчитаны на широкую, особенно молодую, аудиторию: научных работников, инженеров, аспирантов и студентов.
Ссылка на весь курс в YouTube.
Содержание лекций
Лекция 1. Введение
В первой лекции обсуждается происхождение ядер и атомов во Вселенной, их свойства и виды распада, а также их описание в классической (макроскопической) теории ядра. Деление ядер, открытое в 1939 году и получившее объяснение в рамках модели жидкой капли, в дальнейших исследованиях оказалось в конфликте с этой моделью. Получившая развитие новая, микроскопическая теория (1969) радикально изменила представления о спонтанном делении тяжёлых ядер. Одним из фундаментальных следствий этой теории было предсказание о возможном существовании «Острова стабильности сверхтяжёлых элементов».
Лекция 2. Экспериментальные подходы к проверке теоретических предсказаний
Во второй лекции вопрос стоит об экспериментальной проверке гипотезы о существовании сверхтяжёлых элементов. Даны различные подходы к искусственному синтезу ядер тяжелее урана. Рассматривается механизм образования тяжёлых ядер в стационарных и импульсных потоках нейтронов, в реакциях с протонами, альфа-частицами и тяжёлыми ионами. Из экспериментальных данных делается выбор реакции, ведущей к образованию сверхтяжёлых элементов.
Лекция 3. Организация эксперимента
В третьей лекции дана постановка экспериментов по синтезу сверхтяжёлых элементов. Кратко описаны базовые составляющие опытов: способ производства мишенного материала на высоко-поточном ядерном реакторе, получение интенсивного пучка ионов Ca-48, создание сепаратора ядер отдачи и детекторной сборки для регистрации редких событий образования и распада тяжелейших ядер.
Лекция 4. Результаты экспериментов
В четвертой лекции приводятся результаты, полученные в экспериментах по синтезу сверхтяжёлых элементов. Свойства новых нуклидов и продуктов их распада сравниваются с предсказаниями теории. Приводятся результаты первых экспериментов по изучению химических свойств новых элементов. Наблюдаемые различия в химическом поведении сверхтяжёлых элементов по отношению к их лёгким гомологам связываются с проявлением «релятивистского эффекта» в электронной структуре сверхтяжёлого атома.
Лекция 5. Новые возможности
В пятой лекции рассматриваются перспективы исследований сверхтяжёлых ядер в связи с созданием крупных ускорительных комплексов типа «SHE-Factory» для более глубоких исследований синтезированных ядер и движения к более тяжёлым элементам. Обсуждаются вопросы образования сверхтяжёлых элементов в процессах природного синтеза, а также их поиски в природных объектах и космических лучах.
