Самый лёгкий элемент — водород; его атомный номер 1, заряд ядра +1, мень­ше не бывает, потому вопрос о сущест­вовании более лёгких элементов отпа­дает сам собой. А как обстоят дела с нижней границей периодической сис­темы? Да и есть ли она?

Элемент № 103 — лоуренсий (Lr), синтезированный в начале 60-х гг. XX в., заполнил последнюю клетку в ряду актинидов. Для получения более тяжёлых элементов в подмосковном городе Дубне был создан уникальный ускоритель тяжёлых ионов. В 1968— 1969 гг. с его помощью при облуче­нии ионами неона-22 мишени, содер­жащей плутоний, удалось получить элемент № 104: ²⁴²₉₄Pu+²²₁₀Ne®²⁵⁹104+5¹₀n, впоследствии названный резерфордием (Rf). Одновременно он был синтезирован и американскими ис­следователями. Элемент № 104 — первый химический трансурановый элемент, не относящийся к семейст­ву актинидов; свойства его соедине­ний резко отличаются от свойств соединений актинидов.

В 1970 г. в Дубне под руководством Г. Н. Флёрова и в США под руководст­вом А. Гиорсо были получены первые атомы элемента № 105, которому да­ли название «дубний» (Db).

Здание лаборатории ядерных реакций в Дубне.

Используя аппаратуру, позволяю­щую проводить химические исследо­вания с короткоживущими нуклида­ми буквально за несколько секунд, удалось довольно много узнать о хи­мических свойствах элементов № 104

и 105. Оказалось, что резерфордий принадлежит к четвёртой группе и является химическим аналогом тита­на, циркония и гафния, а дубний — аналог d-элементов пятой группы — ванадия, ниобия и тантала.

В 60-х гг. XX в. физики высказали предположение о том, что элемент №114 из-за некоторых особенно­стей строения ядра должен иметь нуклиды, обладающие повышенной стабильностью. Полагали даже, что этот элемент можно найти в приро­де. В литературе появился термин «остров стабильности»: подразумева­лось, что относительно высокой ус­тойчивостью могут характеризовать­ся и некоторые другие элементы «второй сотни». Однако, несмотря на интенсивные поиски, обнаружить 114-й элемент в природе не удалось.

В 80-х гг. в лабораториях Дубны и Дармштадта (Германия) разверну­лись работы по получению новых сверхтяжёлых элементов. Были син­тезированы элементы с атомными номерами 106—112. После длитель­ных дискуссий международное сооб­щество учёных решило назвать эле­мент № 106 сиборгием (Sg) — в честь американского химика и физика Гленна Сиборга; элемент № 107 — борием (Bh) — в честь датского физи­ка Нильса Бора, создавшего планетар­ную модель атома; элемент № 108 — гассием (Hs) — по названию земли (области) Гессен, в которой распо­ложен город Дармштадт; элемент №109- мейтнерием (Mt) — в честь австрийского учёного Лизе Майтнер (Мейтнер), внёсшей решающий вклад в объяснение механизма ядерного де­ления. Сообщений о названиях более тяжёлых элементов пока нет. Боль­шинство нуклидов элементов с атом­ными номерами 106—112 характери­зуются очень малыми периодами полураспада — от нескольких милли­онных до десятых долей секунды.

При синтезе 114-го элемента ис­пользовали необычные «снаряды» — ионы стабильного, хотя и редкого, природного нуклида ⁴⁸Са, а в качест­ве мишени — доступный нуклид ²⁴⁴Pu. Избыток нейтронов в ядрах атомов мишени и в бомбардирующих ионах повышает вероятность получе­ния нового сверхтяжёлого ядра.

Использование тяжёлых ионов ⁴⁸Са в качестве снарядов создаёт и опреде­лённые проблемы. Кальций — срав­нительно труднолетучий металл, и получить пучок его атомов (для после­дующей их ионизации) значительно сложнее, чем пучок атомов неона. К тому же пары кальция химически очень активны: они легко взаимодей­ствуют с кислородом, азотом, с пара­ми воды, другими веществами.

На рубеже 1998—1999 гг. работа дубнинских исследователей по полу­чению первых атомов 114-го эле­мента увенчалась успехом. Сначала удалось зафиксировать образование нуклида ²⁸⁹114 в результате ядерной реакции ²⁴⁴₉₄Pu+⁴⁸₂₀Са=²⁸⁹114+3¹₀n. Возникший нуклид испытывает три последовательных a-распада, образуя соответственно нуклиды ²⁸⁵112,²⁸¹110 и ²⁷⁷Hs. Ядра ²⁷⁷Hs далее претерпевают спонтанное деление. По оценке, время жизни атомов элемента № 114 и трёх дочерних нуклидов составля­ет от нескольких десятков секунд до нескольких минут, что значительно превышает срок жизни многих дру­гих элементов с атомными номерами больше 106.

Вскоре в Дубне получили два ато­ма нуклида ²⁸⁷114 по ядерной реак­ции ²⁴²Pu+⁴⁸Са=²⁸⁷114+3¹₀n. Время жизни новых ядер оказалось равным нескольким секундам.

Американские исследователи со­общили о том, что при ядерной реак­ции ²⁰⁸₈₂Pb+⁸⁶₃₆Кr=²⁹³118+¹₀n ими по­лучены три атома элемента №118; время их жизни составляет 100— 200 микросекунд. Нуклид ²⁹³118 испы­тывает шесть последовательных a-распадов, в результате чего образуется нуклид 106-го элемента (сиборгия). При испускании первой a-частицы атом элемента № 118 превращается в атом нового элемента с атомным но­мером 116.

Подтверждений работ по синтезу нуклидов элементов с номерами 114, 116 и 118 пока не поступило, но, не­сомненно, рано или поздно надёж­ные данные о синтезе этих элементов должны появиться.

Есть ли предел возможности синтеза новых сверхтяжёлых элементов? Или ситуация здесь такая же, как с лини­ей горизонта: по мере приближения к горизонту, он отодвигается всё дальше и дальше?..

Всю вторую половину XX в. откры­тие новых элементов происходило и до сих пор происходит регулярно.

Конечно, должен существовать опре­деляемый физическими законами предел устойчивости ядер новых ато­мов. Электроны внутренних оболочек сверхтяжёлых атомов оказываются всё ближе и ближе к ядру и рано или поздно должны захватываться им. Кроме того, возрастает и взаимное

отталкивание протонов в ядре. По-ви­димому, в конце концов наступит та­кой момент, когда получить очеред­ной элемент будет уже невозможно. Но когда именно это случится, ска­зать пока нельзя...

А исследователям остаётся идти и идти к «линии горизонта».

Профессор Калифорнийского университета Гленн Сиборг долгие годы возглавлял группу учёных, занимающихся синтезом новых элементов. Его имя ещё при жизни было увековечено в названии элемента № 106. Обратите внимание, что соседний элемент № 105 обозначен в периодической системе как На (ганий), вместо утверждённого ИЮПАК Db — дубний. Так это и сейчас принято в США.

Австрийский радиохимик Лизе Майтнер (1878— 1968). В её честь назван элемент № 109.  

 
Последовательность открытия трансурановых элементов.

Учёные, осуществившие синтез элемента № 110: М. Юссонуа (Франция), Ю. П. Харитонов, Ю. Ц. Оганесян (слева направо).