Аркадий Курамшин - Элементы: замечательный сон профессора Менделеева

Первая проблема была в том, что на момент обращения в Оук-Ридж не производил калифорний, а берклий обычно был нужен для синтеза этого элемента, однако ради сотрудничества получение берклия было начато, и к декабрю 2008 реактор Оук-Риджской лаборатории выдал 22 миллиграмма берклия 249Bk с периодом полураспада 314 дней. Тут возникла вторая проблема — физикам из Оук-Ридж никогда ранее не приходилось отправлять заказчику радиоактивные элементы воздушным транспортом (как сами понимаете, это единственный способ оперативно доставить распадающийся материал из США в Россию), и они не успели вовремя и правильно подготовить все документы, которые бы соответствовали требованиям Федерального управления гражданской авиации США и позволили бы взять два десятка миллиграмм радиоактивного препарата на борт. К счастью, все решилось относительно быстро, и посылка была доставлена в ОИЯИ до того, как берклий успел значительно распастся.

Для синтеза 117-го элемента мишень из изотопа 97-го элемента, берклия-249, полученного в Окриджской национальной лаборатории (США), обстреливали ионами кальция-48 на ускорителе У-400 Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. В результате было зафиксировано шесть ядер нового элемента — пять 293Ts и одно 294Ts ( Physical Review Letters, Vol. 104 (2010) P. 142502 ). В июне 2012 года эксперимент был повторён. Было зафиксировано пять ядер 293Ts, а в декабре 2015 года ИЮПАК официально признал открытие 117-го элемента.

Уже через неделю после заявления ИЮПАК о подтверждении синтеза элемента № 117, 7 января 2016 года, британский химик и блогер Кэт Дэй разместила в Интернете петицию, в которой предлагает назвать этот элемент «октарином» (octarine, Oc) в честь «восьмого цвета радуги» из романов о Плоском мире британского писателя Терри Пратчетта, скончавшегося в марте 2015 года. По Пратчетту, октарин видят только волшебники (и еще кошки), тем не менее он вполне реален и указывает на присутствие магии. Тем не менее, ИЮПАК, не веря в магию, назвал элемент № 117 «теннессин» (Ts) в знак признания вклада штата Теннесси, в том числе Национальной лаборатории Ок-Ридж, Университета Вандербильта и Университета Теннесси в Ноксвилле, в изучение сверхтяжёлых элементов.

118. Оганессон

Замыкающий в настоящее время Периодическую систему элемент № 118 — оганесон назван в честь академика РАН Юрия Цолаковича Оганесяна — научного руководителя Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова в ОИЯИ. Оганесян присоединился к исследовательской группе Флёрова в 1958 году и с тех пор стал одним из ведущих специалистов мирового масштаба в области синтеза новых химических элементов. В 1970-е году он первым опробовал технику холодного слияния ядер, которая привела к открытию элементов № 107–113. В 1990–2000-х годах с помощью методики горячего слияния Оганесяну с коллегами удалось заполнить седьмой ряд Периодической системы, в том числе и получив элемент своего имени.

Впервые синтезе элемента № 118 сообщили физики из Беркли в 1999 году. Они планировали назвать его в честь своего любимого шефа Альберта Гиорсо «гиорсием» (Gh). Однако мечтам не дано было сбыться — синтез унуноктия по заявленной методике не удалось воспроизвести в нескольких центрах ядерных исследований — российском, немецком и американском, из-за чего это первое заявление было признано ошибочным ( Physical Review Letters, 2002, 89, 3, 039901, doi: 10.1103/PhysRevLett.83.1104 ).

Внутреннее расследование, проведённое в Национальной лаборатории имени Лоуренса, показало, что речь не идёт об ошибочной интерпретации, а о фальсификации результатов, которые были проделаны одним человеком — болгарским исследователем Виктором Ниновым. Внутренний комитет лаборатории пришел к выводу, что Нинов был единственным человеком в проекте, который переводил исходные данные эксперимента в удобочитаемый для человека формат и использовал эту возможность для ввода ложных данных ( Nature. 2002. 420 (6917): 728–729 ). Повторный анализ исходных данных не показывал событий, которые первоначально сообщал анализ Нинова. Для всех руководителей совместных проектов (и даже просто для «шефов» небольших исследовательских групп) отсюда мораль — людям, конечно лучше доверять, но черновые результаты исследований стоит просматривать, особенно в том случае, если подчинённые сообщают вам об экстраординарных результатах, которые они получили под вашим чутким руководством.

В конце концов № 118 получили ученые из ОИЯИ и Ливерморской национальной лаборатории. При получении этого элемента мишенью для луча из ядер кальция 48Са стал калифорний 249Cf ( Physical Review C», 2006, 74, 4, 044602 ). При этом калифорний не был использован специально — он образовывался в результате β-распада берклия, применявшегося для получения московия, и эксперимент по получению элемента № 117 позволил поймать сразу двух «зайцев». Среднее время жизни элемента № 118 составляло 0.2 секунды, он последовательно распадался с образованием ливермория, флеровия и коперниция.

28 ноября 2016 года ИЮПАК утвердил название «оганесон». Название с суффиксом «-он» обусловлено тем, что элемент № 118 входит в группу Периодической системы, заполненную инертными газами, названия которых (за исключением гелия) оканчиваются на «-он». Таким образом, оганесон стал вторым после сиборгия химическим элементом, названным в честь живущего человека. В 2017 году Армения выпустила почтовую марку с изображением Юрия Цолаковича Оганесяна тиражом 40 000 экземпляров. На ней представлены символы сверхтяжелых элементов: оганесона, названного в честь самого ученого, и продуктов распада оганесона, благодаря которым удалось доказать получение этого элемента.

Формально оганесон можно считать самым тяжелым инертным газом. Именно формально: получено достаточно данных в пользу того, что характер заполнения электронной оболочки сверхтяжелых элементов совершенно не таков, как у легких. Дело в том, что из-за большого заряда тяжелых атомных ядер электроны в сверхтяжелых элементах разгоняются до такой скорости, при которой пренебрегать теорией относительности уже нельзя. Конечно же время жизни оганессона слишком мало, и определить экспериментально, будет ли элемент № 118 проявлять свойства инертного газа, невозможно. Тем не менее исследователи из Новой Зеландии и США провели квантово-химические расчеты, результаты которых позволяют считать оганессон уникальным атомом ( Phys. Rev. Lett., 2018, 120, 053001 ) — результаты расчётов предсказывают, что распределение электронов, вращающихся вокруг столь большого ядра, в большей степени теряет свою оболочечную структуру, размываясь в «электронный газ».