CC BY
100
ОБЗОРЫ
ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
Путь к сверхтяжелым элементам
Б. С. Ишханов1'2,0, Т.Ю. Третьякова2,6
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет,
кафедра общей ядерной физики.
2 Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына (НИИЯФ МГУ).
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2.
E-mail: a bsi@depni.sinp.msu.ru, 6 tretyakova@sinp.msu.ru Статья поступила 19.08.2016, подписана в печать 29.08.2016.
Обзор посвящен исследованиям тяжелых и сверхтяжелых элементов, методам их образования и идентификации. Особое внимание уделено последним открытиям в области сверхтяжелых элементов c Z = 107-112 в реакциях холодного слияния и элементов с Z = 113-118 в реакциях взаимодействия 48Ca и актинидов.
Ключевые слова: сверхтяжелые элементы, магические числа нуклонов, тяжелые ионы, спонтанное деление, альфа-распад.
УДК: 539.14; 539.17. PACS: 25.70.-z; 27.90.+b.
Посвящается
академику Георгию Николаевичу Флерову и сотрудникам Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ (Дубна)
Поводом для написания настоящего обзора явилось решение Международного союза теоретической и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) о признании открытия четырех новых химических элементов Z = 113, 115, 117, 118 [1, 2]. Элемент 113, нихоний (Nh, Ni-honium), открыт в ускорительном центре японского научно-исследовательского института RIKEN. Nihon — название Японии на японском языке, означающее «Страна восходящего солнца». Открытие 115, 117 и 118 элементов признано за российско-американской коллаборацией, включающей Лабораторию ядерных реакций имени Г. Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований (ЛЯР ОИЯИ, Дубна), Ливерморскую национальную лабораторию имени Э. Лоуренса (LLNL, США), Окриджскую национальную лабораторию (ORNL, США) и университет Вандербильта (Vanderbilt University, Нашвилл, США). Элемент 115, моско-вий (Mc, Moscovium), назван в честь Московской области — региона, в котором расположен ОИЯИ (Дубна). Элемент 117, теннессин (Ts, Tennessine), получил свое название в честь американского штата Теннесси, в котором находится ORNL. Элемент 118, оганесон (Og, Oganesson), назван в честь академика Юрия Цолаковича Оганесяна за его пионерские работы в исследовании «острова ядерной стабильности» и открытие сверхтяжелых ядер.
1. Ядерный континент. Свинец и висмут — самые тяжелые стабильные элементы таблицы Менделеева
Атомное ядро — это система нуклонов, состоящая из Z протонов и N нейтронов, связанных ядерным взаимодействием. Энергия связи атомного ядра в жидко-капельной модели описывается формулой Бете-Вайцзеккера [3, 4]. В зависимости от времени жизни и соотношения между Z и N атомные ядра делятся на стабильные и радиоактивные. Явление радиоактивности было открыто А. А. Беке-релем в 1896 г., обнаружившим неизвестное ранее излучение, которое испускали соли урана [5, 6]. В 1898 г. Пьер и Мария Кюри выделили новые элементы, радий Ra (Z = 88) [7] и полоний Po (Z = 84) [8], также обладающие свойством радиоактивности. Э. Резерфорд в 1898 г. показал, что излучение урана имеет две компоненты: положительно заряженные а -частицы (ядра 4 He) и отрицательно заряженные ß -частицы (электроны) [6, 9]. В 1900 г. П. Виллардом было открыто y-излучение урана [6].
Стабильные ядра расположены в так называемой долине стабильности (рис. 1). Отношение N к Z вдоль линии стабильности зависит от масового числа А = N + Z:
N/Z = 0.98 + 0.015А2/3. (1)
В настоящее время известно около 3500 атомных ядер, число стабильных ядер около 300. Слева от долины стабильности располагаются радиоактивные ядра, распадающиеся в результате ß+ -распада и е--захвата. При удалении от долины стабильности в сторону ядер, перегруженных протонами, уменьшается их период полураспада. Граница Bp(N,Z) = 0 (Bp(N,Z) — энергия отделения протона
2 ВМУ. Физика. Астрономия. № 3
8 28 50 82 126
Рис. 1. NZ-диаграмма атомных ядер
в ядре (Ы, Z)) ограничивает область существования ядер слева.
При продвижении от долины стабильности в сторону ядер, перегруженных нейтронами, также происходит уменьшение периода полураспада ядер. Справа область существования ядер ограничена соотношением Вп (Ы, Z)= 0 (Вп (Ы, Z) — энергия отделения нейтрона в ядре (Ы, Z)). Вне границ Вр (Ы, Z) = 0 и Вп(Ы, Z) = 0 атомные ядра существовать не могут, так как их распад происходит за характерное ядерное время тяд = 10_22 с.
Область ядер с протонным избытком экспериментально изучена практически полностью вплоть до границы Вр (Ы, Z) = 0. Что касается ядер с избытком нейтронов, то (за исключением легких ядер) область экспериментально обнаруженных ядер лежит довольно далеко от границы Вп(Ы, Z)= 0. В этой области может располагаться еще около 2500-3000 неизвестных нам ядер.
Ценность информации, полученной из исследования изотопа, находящегося далеко от области стабильности, значительно больше того, что мы узнаем, изучая изотопы, находящеся вблизи этой области. Это — общий методологический подход, который используется и физиками, и химиками, — изучать свойства вещества в экстремальных условиях его существования. Изотопы, далекие от области в-стабильности, являются предельными в том отношении, что в одном случае, когда протонов мало и число нейтронов относительно велико, основную роль играют ядерные силы; в другом случае, когда имеется избыток протонов, весьма существенную роль играют кулоноские силы отталкивания, вплоть до того, что становится возможным радиоактивный распад ядер с испусканием протонов.
В связи с этим становится понятным наш особый интерес к изучению ядер трансурановых элементов, где кулоновские силы настолько велики, что преодолевают ядерные силы притяжения. Почти исчезает потенциальный барьер, удерживающий в равновесии ядро как целое, и оно делится на осколки. В то же время специфические ядерные эффекты, связанные с внутренней структурой ядра, могут быть выражены чрезвычайно сильно. Именно в этой области элементов
открыт новый вид ядерной изомерии — изомерия формы. Здесь же возможен ряд других интересных явлений, связанных, например, с наличием второго минимума в энергии деформации ядра.
Академик Г. Н. Флеров (из доклада в Оргкомитет конференции ЮНЕСКО, посвященой столетию создания таблицы Менделеева [10])
Ограничения на существование атомных ядер есть и со стороны сверхтяжелых элементов. Элементы с Z >92 в естественных условиях не обнаружены. Расчеты по жидкокапельной модели ядра предсказывают исчезновение барьера деления для ядер с Z2/А « 41 (примерно 104 элемент) [11]. В проблеме существования сверхтяжелых ядер следует выделить два круга вопросов.
• Какими свойствами должны обладать сверхтяжелые ядра? Будут ли существовать магические числа в этой области Z и Ы ? Каковы основные каналы распада и периоды полураспада сверхтяжелых ядер?
• Какие реакции следует использовать для синтеза сверхтяжелых ядер, типы бомбардирующих ядер, ожидаемые величины сечений, ожидаемые энергии возбуждения составного ядра и каналы снятия возбуждения образующихся ядер?
Проблема синтеза сверхтяжелых элементов тесно связана с тем фактом, что ядра с Z, Ы = 2, 8, 20, 28, 50, 82, Ы = 126 (магические числа) обладают повышенной стабильностью по отношению к различным типам радиоактивного распада. Это явление объясняется в рамках модели ядерных оболочек — магические числа соответствуют заполненным ядерным оболочкам [12, 13]. Естественно возникает вопрос о существовании следующих магических чисел по Z и Ы .В случае если они существуют в области ЫZ-диаграммы атомных ядер Ы > 150, Z > 101, должны наблюдаться сверхтяжелые ядра, имеющие повышенные периоды полураспада, т. е. должен существовать остров стабильности. Применение метода Струтинского [14], в котором были введены оболочечные поправки к капельной модели ядра, показало наличие барьера деления в широкой области сверхтяжелых сферических ядер [15-18].
В работе [19] на основе расчетов, выполненных с использованием потенциала Вудса-Саксона с учетом спин-орбитального взаимодействия, было показано, что повышение стабильности ядер следует ожидать для ядра с Z = 114, т.е. следующая заполненная протонная оболочка соответствует Z = 114, заполненная нейтронная оболочка соответствует числу Ы ~ 184. Замкнутые оболочки могут существенно увеличить время жизни ядра. Таким образом, в области ядер Z = 114, Ы ~ 184 может находиться «остров стабильности» — область относительно долгоживущих сверхтяжелых ядер. Этот результат согласуется с результатами других работ [20, 21]. В дальнейшем результаты применения метода Струтинского были подтверждены многочис-
ленными микро- и макроскопическими исследованиями [22-24].
2. Полуостров трансуранов. Радиоактивные семейства урана и тория
Самыми тяжелыми стабильными изотопами являются изотопы свинца 204,206,207,208 рь (Z = 82) и висмута 209 Б1 (Z = 83), расположенные вблизи магических чисел Z = 82, N = 126. Все изотопы с Z >83 являются радиоактивными (рис. 2). Среди этих изотопов относительно высокую распространенность на Земле имеют изотопы тория ТЬ (Z = 90) и урана и (Z = 92), которые сохранились с момента образования Солнечной системы. В табл. 1 приведены периоды полураспада и процентное содержание в естественной смеси наиболее долгоживущих изотопов тория и урана. Все химические элементы тяжелее урана, трансураны, получены на Земле искусственно в различных ядерных реакциях.
130 140 150 160 Число нейтронов
Рис. 2. Периоды полураспада (верхняя шкала) тяжелых ядер в зависимости от чисел протонов и нейтронов [25]. Образование острова стабильности сверхтяжелых элементов обусловлено влиянием оболочки Z = 114 и N = 184
Таблица 1
Долгоживущие тяжелые изотопы урана U и тория ^
Заряд Z Содержание Период
Изотоп атомного в естественной полураспада
ядра смеси, % [26] T1/2, лет [26]
232Th 90 100 (1.40 ± 0.01) • 1010
234U 92 0.0054 ± 0.0005 (2.455 ± 0.006) • 105
235 и 92 0.7204 ± 0.0006 (7.04 ± 0.01) • 108
238 и 92 99.2742 ± 0.0010 (4.468 ± 0.003) • 109
Наиболее долгоживущие изотопы элементов с Z ~ 83-89 являются а-излучателями. Легкие изотопы распадаются в результате в+ -распада, тяжелые — в результате в- -распада. В естественных условиях некоторые из этих изотопов наблюдаются как продукты распада более долгоживущих изотопов урана или тория.
Периоды полураспада наиболее долгоживущих изотопов Z = 83-89 не превышают 2 • 103 лет. Изотопы тория и урана образуют полуостров стабильности — группу долгоживущих изотопов, окруженную «морем радиоактивности» относительно короткожи-вущих изотопов (рис. 2). Выделенность изотопов Th и U обусловлена их большим периодом полураспада, сравнимым со временем существования Земли. Для обозначения таких ядер существует специальный термин — Primordial Nuclide. Так как, с одной стороны, времена жизни таких ядер велики по сравнению с земными масштабами времен, а с другой стороны, эти ядра все же нестабильны, они являются источником существования целой группы ядер, расположенных между ураном и свинцом.
Значительное число изотопов с массовыми числами A = 210-234, обнаруженных на Земле, но имеющих времена жизни значительно меньшие, чем время существования Земли, обязаны своим происхождением радиоактивным семействам урана и тория. На рис. 3 показано радиоактивное семейство 235 U, включающее цепочку радиоактивных изотопов до свинца 207 Pb. Родоначальниками остальных трех радиоактивных семейств являются изотопы уран 238U, торий 232Th и нептуний 237Np (T1/2 = 2.1 • 106 лет). Семейство 237 Np в настоящее время распалось, так как период полураспада 237 Np
родоначальника этого семейства ственно меньше возраста Земли.
суще-
3. Методы получения трансурановых элементов 3.1. Захват нейтронов
Ядерные реакторы с большой плотностью потока нейтронов позволяют получать трансурановые элементы путем последовательного захвата нескольких нейтронов. Химические элементы с Z = 93 и 94 были получены в результате облучения нейтронами урана 238 и [29]. В результате в- -распада изотопа 239 и (Z = 92) образуется изотоп нептуния 239 Мр (Z = 93), который затем, распадаясь, образует изотоп плутония 239 Ри (Z = 94):
238u + n
239т т 92 U
ß-
239np
ß-
239Pu 94Pu .
Путем облучения нейтронами в ядерном реакторе изотопа 239 Ри была впервые проведена идентификация элемента Z = 95 (америция) [30]:
239Pu
94PU
240Pu
94 PU
241 Pu ß
94PU —
241Am.
При этом также образуется изотоп 242 Ст в результате в- -распада 242
-распада Am:
242Am ——-
242 Cm
96cm.
Последовательность образующихся при облучении нейтронами 239 Ри изотопов можно проследить на рис. 4 [31]. Таким образом можно продвинуться в область Z = 97-98. Цепочка обрывается на изото-
пе
252
С! (Z = 98), так как образующийся в результате захвата нейтронов изотоп 253 С! является в- -излучателем и с периодом полураспада Т1/2 = 17.8 дня
N «
о
X §
92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81
211 р0 84 "
515 мс
В 0.575х К Уа 8.178
/а 7.595
0.1 мс
2Цы
2.14м
-РЬ 1.418/ >Г у а 6.751 211 рЬ 82х " 36.1м
207 у 1 81 А1 4.77 м
Р 0.715/
215р0 84 "
1.781 мс
р 1.367,
а 7.527
227ТЬ 90 18.68 д ^Р 0.045/ уа 5.150 231ТЬ 90 а и 25.52ч
6.147 -Ас 21.772 л
а 4.678
№ 3.96 с В 1.700/ _ Ч Уа 5.340
5.979 211М 56 с
У13 1Л4Уа 5.678
11.43 д \ Г
5.979 223Гг 87 1 22.00 м
р 2.250
Ь 6.275
7.6 м
Рис.
, 125, 126 , 127 , 128 , 129 , 130, 131 , 132, 133 , 134 , 135 , 136 , 137 , 138 , 139 , 140 , 141, 142, 143,
Число нейтронов N
3. Радиоактивный ряд актиния 4п + 3. Для промежуточных изотопов указаны периоды полураспада, моды и энергии распада (в МэВ). Данные из [27, 28]
Можно попытаться продвинуться к большим Z, используя мощные импульсные потоки нейтронов так, чтобы длительность нейтронного облучения была много меньше периодов полураспада изотопов, обрывающих цепочку. Первые изотопы элементов с X = 99 (эйнштейний) и X = 100 (фермий) 253 Es
и 255 и 100
Fm были впервые получены при взрыве термоядерного устройства «Майк» в результате мгновенного (^ 10-6 с) захвата ядром 238 и
соответственно
15 и 17 нейтронов и последующего в-распада обра-
245 250
Массовое число А
Рис. 4. Образование трансурановых элементов при облучении нейтронами мишени 239 Pu [31]
превращается в изотоп 253 Es, распадающийся с испусканием а-частиц (Т1/2 = 20.4 дня). В результате длительного облучения (около 100 сут) в реакторе с плотностью потока нейтронов 1016 нейтро-нов/см2•с можно получить около одного процента изотопа 252 Cf от исходного количества 239 Ри.
Продвижение к элементам с большим X оказывается таким способом практически невозможным не только из-за того, что образующиеся изотопы имеют малые периоды полураспада, но и потому, что основными видами распада образующихся изотопов химических элементов тяжелее урана — трансурановых элементов — являются а-распад и спонтанное деление.
зовавшихся
238и + 15п 238и + 17п
изотопов 253 и и 255 и [32]:
92
253 92 и
255 тт 92 и
293% 293%
253^
255-рт 100гт.
Образование тяжелых изотопов в результате быстрого последовательного захвата большого числа нейтронов происходит во Вселенной в ходе г-процесса при взрыве Сверхновых.
3.2. Реакции под действием а -частиц
Идея получения трансурановых элементов путем облучения нейтронами впервые была выдвинута Э. Ферми. В результате в- -распада ядра, перегруженного нейтронами, его заряд должен увеличиваться на единицу. Но продвижение в сторону больших X возможно также и в результате реакции слияния тяжелых ядер с налетающими легкими ядрами. Первый идентифицированный изотоп элемента
с Z = 94 238 Ри был получен в Беркли при облучении дейтронами урана 238 и [33]:
238и + а
238
93 Мр + 2п
в-
238 94
Ри.
С созданием ядерных реакторов большой мощности стало возможным накапливать необходимые количества трансурановых элементов и использовать их в качестве мишеней для продвижения к большим Z путем облучения на циклотронах а -частицами. В частности, в реакторе возможно получить достаточно большие количества изотопа 239 Ри, так как он имеет большой период полураспада — 2.4 • 104 лет.
Трансурановый элемент кюрий Ст (Z = 96) был получен в 1944 г. в результате облучения а -частицами 239 Ри [34, 35]:
239Ри + 4Не 96
242 Ст + п.
Изотоп 242 Ст является а -излучателем с периодом полураспада Т1/2 = 162.79 дня.
Химические элементы берклий Бк (Z = 97) и калифорний С! (Z = 98) были получены в 1949-50 гг. в реакциях [36, 37]
241Ат + 4Не 243Вк + 2п,
95'
242Ст + 4Не
241сг+п.
245
С! образовался в результате облучения ~ 10 г кюрия и был выделен в количестве 5000 атомов. Впоследствии некоторые изотопы калифорния были получены путем бомбардировки мишени из 238 и пучками тяжелых ионов углерода и азота:
238и + 12С 244С! + 6п,
92
238и + 12С
246С! + 4п,
248
238и + 14Ы ^9|С! + р + 3п.
Сто первый элемент менделевий был получен в 1955 г. в реакции [38, 39]
25|Б8 + 4Не 206Мй + п.
Весь имеющийся запас эйнштейния, полученный путем облучения в ядерных реакторах к 1955 г., составлял около 10-12 г. Несмотря на то что сечение реакции (а,п) довольно велико (~10-3 барн), образование менделевия происходило со скоростью около 1 атома в час. В первой серии экспериментов былополучено всего 17 ядер 101-го элемента. Здесь особенно отчетливо проявились все сложности, с которыми пришлось вскоре столкнуться при получении новых элементов тяжелее фермия (Z > 100) — трансфермиевых элементов:
• отсутствие в требуемых количествах мишеней из тяжелых трансурановых элементов;
• существенное уменьшение по мере увеличения Z времени жизни изотопов, что значительно усложняет идентификацию полученных элементов.
Облучение 238 и различными пучками тяжелых ионов (гелий, углерод, изотопы кислорода) привели
к открытию большого числа изотопов с Z = 95-101. В 1951 г. Э. Макмиллан и Г. Сиборг получили Нобелевскую премию по химии за открытие и исследование в химии трансурановых элементов. Химическому элементу Z = 101 авторы открытия, американские ученые Г. Сиборг, А. Гиорсо и другие, дали название менделевий (Мй) «...в знак признания приоритета великого русского химика Дмитрия Менделеева, который первым использовал для предсказания химических свойств неоткрытых элементов периодическую систему элементов, принципы которой явились ключом для открытия большинства трансурановых элементов» [35].
Следующий этап в получении тяжелых ядер связан с использованием пучков ускоренных ионов тяжелее углерода, азота и кислорода. Это позволило вернуться к использованию более доступных мишеней из стабильных изотопов свинца и висмута. Так, 102-й элемент может быть получен как в реакции 242Ри + 180, так и в реакции 20|РЬ + 28Са.
3.3. Реакции под действием тяжелых ионов.
Магические ядра — ключ к трансфермиевым элементам
Для получения сверхтяжелых ядер используются пучки тяжелых ионов. При взаимодействии тяжелых ионов с мишенью в зависимости от заряда, кинетической энергии и орбитального момента налетающего иона возможны различные механизмы реакции. При низких энергиях налетающего тяжелого иона (Е/А < 20 МэВ/нуклон) можно выделить три основных механизма реакции:
1. Образование составного ядра и его последующий распад.
2. Прямые ядерные реакции.
3. Реакции передачи, идущие в результате образования двойной ядерной системы (глубоко неупругие процессы).
В случае образования составного ядра исходные частицы образуют промежуточное ядро за ядерное время, т. е. время, необходимое для того, чтобы налетающая частица пересекла ядро, тяд ~ 10-23 с [40, 41]. Время существования составного ядра составляет 103 - 105тяд. Предельным случаем реакции передачи является реакция слияния, когда все нуклоны одного из ядер двойной ядерной системы передаются другому ядру и образуется компаунд-ядро. При касательных столкновениях налетающего иона с ядрами мишени происходят прямые «квазиупругие» процессы с передачей небольшого числа нуклонов.
При выборе соответствующих условий реакции может образоваться двойная ядерная система, в результате эволюции которой возможна передача большого числа нуклонов от одного ядра к другому. Кинетическая энергия налетающего иона в основном переходит в тепловую энергию нуклонов двойной ядерной системы.
Время жизни двойной ядерной системы (10~21 с) на порядок превосходит время протекания прямых ядерных реакций. Механизм взаимодействия между налетающим ядром и ядром-мишенью зависит от относительного орбитального момента сталкивающихся ядер. В случае лобового столкновения ядро-мишень поглощает налетающий ион и образуется возбужденное составное ядро. Для каждой комбинации налетающего ядра и ядра-мишени существует критическое значение орбитального момента /крпт, выше которого компаунд-ядро не образуется. Условие, при котором возможно слияние сталкивающихся ядер, определяется формой потенциала во входном канале УВх • В этот потенциал в основном дают вклад три члена, описывающие кулоновское Ккул, ядерное Уяд и центробежное Уцб взаимодействия:
^вх = ^кул ~Ь Кщ ~Ь ^цб •
Для того чтобы слияние было возможно, необходимо существование минимума в энергетической зависимости потенциала Увх от расстояния между сталкивающимися ядрами (рис. 5). При столкновениях с угловым моментом больше критического (¿>^крит) кулоновские и центробежные силы превосходят ядерные и слияние оказывается невозможным, так как потенциал взаимодействия является отталкивающим при всех расстояниях между сталкивающимися ядрами. В случае касательного столкновения (/ « Е) происходит в основном квазиупругое рассеяние в кулоновском поле ядра-мишени. Угловой момент Е для касательных столкновений определяется соотношением
2/ИД* кул'
где Е — энергия налетающей частицы, Вкул — высота кулоновского барьера, т = т\т-2/(т\ + т-1) — приведенная масса системы, Я (Фм) = 1.3 (Л1/3 + + АУ3) — радиус системы.
Рис. 5. Зависимость потенциала 1/вх от расстояния между сталкивающимися ядрами
Сечение образования составного ядра описывается соотношением [42]
/ л \ 2 'крпт
— У Ес'+от},
4 7 1=0
А — длина волны налетающего иона, 7} — проницаемость потенциального барьера. В основе этого соотношения лежит оптическая модель ядра. Дальнейшее развитие оптическая модель получила в работе [43], в которой процесс образования компаунд-ядра описывается как динамическое слияние двух ядер, при котором исходные ядра сразу после соприкосновения поверхностей теряют свои индивидуальные свойства.
В области тяжелых ядер {Т > 90) существенную роль играет деление атомных ядер. Спонтанное деление атомных ядер было открыто в 1940 г. К. Петр-жаком и Г. Флеровым [44]. Исходя из массовой формулы Бете-Вайцзеккера, можно оценить величину энергии С?, выделяющейся в процессе деления:
(? = 0.36а3-^д-0.25а2Л2/3
(эта оценка получена для случая, когда отношение масс легкого и тяжелого осколков деления составляет 2:3). Отсюда следует, что > О, если параметр деления Z2/Л > 17. Деление оказывается энергетически выгодным для ядер с Z > 50. Однако мгновенному самопроизвольному делению ядер препятствует потенциальный барьер. В процессе деления изменяется форма ядра, что приводит к изменению кулоновской и поверхностной энергий. Вероятность спонтанного деления растет с увеличением параметра деления Z2/Л, т.е. при переходе к более тяжелым ядрам. При переходе от 92-го элемента к 104-му вероятность спонтанного деления увеличивается примерно в Ю20 раз.
Барьер деления играет решающую роль в стабильности тяжелых ядер. Согласно капельной модели ядра с Z2/Л > 49 не должны существовать [45, 46], так как для этих ядер величина потенциального барьера равна нулю и такие ядра должны делиться в течение характерного ядерного времени тяд. Однако более детальные расчеты, учитывающие влияние ядерных оболочек на свойства атомных ядер, указывают на качественно новые явления.
На рис. 6 представлены результаты расчетов распадных характеристик сверхтяжелых ядер в мак-ро/микроскопическом подходе [47]. Приведены периоды полураспада четно-четных (слева) и нечетных (справа) сверхтяжелых ядер относительно спонтанного деления, а-распада и /3 -распада. Наиболее устойчивым ядром по отношению к спонтанному делению является ядро с ^=114 и N = 184. Для него период полураспада по отношению к спонтанному делению ~ 1016 лет. Для изотопов 114-го элемента, отличающихся от наиболее устойчивого на 6-8 нейтронов, периоды полураспада уменьшаются
125_ □ а-распад
И I II II II II II II II II II I I II II II I I I I I I I I I П П м I I I гтттл I I I I I Ii I I I г I I I I I I I I I I I I I I I I I 150 155 160 165 170 175 180 185 150 155 160 165 170 175 180 185
Число нейтронов Число нейтронов
Рис. 6. Карта рассчитанных периодов полураспада ) и доминирующих мод распада (указаны цветом)
для изотопов с X ^ 104 и N ^ 150 [47]. Слева приведены данные для четно-четных изотопов, справа — для ядер с нечетным А. Указаны цепочки распадов ядер, образованных в реакциях холодного слияния и реакциях
«48Са + актиниды» [47]
на 10-15 порядков. Наиболее устойчивое по отношению к а-распаду ядро расположено в области X = 110 и N = 184 (Т1/2 = 105 лет). Учет в-распада несколько меняет картину. Учет всех мод распада приводит к образованию острова стабильности в окрестности X = 110 и N = 184. Наиболее дол-гоживущее сферически симметричное ядро может иметь период полураспада около 30 лет [48]. Отличие величины X от предсказываемого оболочечной моделью магического числа 114 связано с конкуренцией между делением (относительно которого ядро с X = 114 наиболее стабильно) и а-распадом (относительно которого устойчивы ядра с меньшими X). У нечетных ядер периоды полураспада по отношению к а -распаду и спонтанному делению увеличиваются, а по отношению к в-распаду уменьшаются.
Микроскопические расчеты также предсказывают значительное увеличение энергий связи ядер при N = 162 и N = 184, что совпадает с предсказаниями макро/микроскопической модели. В качестве магического числа для протонов предсказываются X = 120, 122, 124 и даже 126 [49]. Следует отметить, что приведенные оценки сильно зависят от параметров, использованных в расчетах, и могут рассматриваться лишь как указания на возможность существования сверхтяжелых ядер, имеющих времена жизни достаточно большие для их экспериментального обнаружения.
Таким образом, в области X > 100, N > 126 можно ожидать появление следующих магических чисел по протонам и нейтронам, что приведет к дополнительной устойчивости атомных ядер и увеличению их времени жизни в этой области N—X-диаграммы. Можно ожидать повышения устойчивости атомных ядер в районе X = 114.
Изменения положения одночастичных уровней при изменении величины деформации ядра приво-
дят к перераспределению энергии одночастичных состояний по сравнению со сферическими ядрами и изменению магических чисел в деформированном потенциале. Следствием является то, что в основном состоянии атомные ядра имеют форму, отличную от сферически симметричной, т.е. деформированы. Магические числа в атомных ядрах являются еще одной характеристикой, обеспечивающей устойчивость деформированных атомных ядер.
Анализируя различные возможности образования сверхтяжелых элементов в реакциях с тяжелыми ионами, нужно учитывать следующие обстоятельства.
1. Так как необходимо создать ядро с достаточно большим отношением числа нейтронов к числу протонов, то в качестве налетающей частицы надо выбирать тяжелые ионы, имеющие большое отношение N/Z.
2. Необходимо, чтобы образующееся компаунд-ядро имело малую энергию возбуждения и небольшую величину момента количества движения, так как в противном случае будет снижаться эффективная высота барьера деления.
При захвате нейтрона энергия возбуждения образовавшегося составного ядра составляет 6-8 МэВ. В случае захвата легких ионов 4 He, 12C образовавшиеся составные ядра будут иметь энергию возбуждения ^ 20-40 МэВ. При увеличении заряда налетающего ядра ему необходимо сообщать все большую энергию для преодоления кулоновского барьера реакции слияния ядер. Энергию возбуждения состаного ядра Ex можно представить как
Ex = Ep - (Mcn - (MT + Mp)) с2 = Ep - Q,
где EP и MP — энергия и масса налетающей частицы, MT — масса ядра-мишени, MCN — масса составного ядра. Поэтому необходимо, чтобы образовавшееся составное ядро быстро охладилось,
так как в противном случае оно будет распадаться на два осколка, поскольку его энергия возбуждения существенно превышает высоту барьера деления.
Возбужденное ядро может охлаждаться путем испускания нейтронов или 7-квантов. Для того чтобы охладить ядро, нагретое до 40-50 МэВ, необходимо испускание 4-5 нейтронов. Сечение образования ядра-продукта ахп после испускания нейтронов описывается соотношением
&хп (Ех ) = (Ех ) • Рхп (Ех ) • П
¿=1
^ (Ех)
что приводит к необходимости испускания меньшего количества нейтронов из составной системы при ее охлаждении. Минимальная энергия возбуждения
Е5
соответствует кулоновскому барьеру реакции
где аСм (Ех) — сечение образования составного ядра с энергией Ех, Рхп — вероятность охлаждения составного ядра в результате испускания нейтронов, Гп/Г1Ы — отношение ширин испускания нейтронов к полной ширине распада составного ядра на каждой ступени последовательного испускания нейтронов [50, 51]. Испускание нейтронов в основном конкурирует с делением ядра, вероятность которого при энергиях выше барьера деления в ^ 100 раз выше вероятности испускания нейтрона. Поэтому вероятность охлаждения ядра с энергией 40-50 МэВ путем испускания нейтронов будет ^ 10_8-10_1°.
Сечение образования сверхтяжелых ядер в реакциях с тяжелыми ионами составляет 10_6-10_4 барн и экспоненциально убывает при увеличении заряда Z образующегося изотопа (рис. 7). Продвижение в область сверхтяжелых элементов стало возможно после того, как была выдвинута идея реакций «холодного слияния». В этих реакциях в качестве мишеней используются «магические» стабильные изотопы 208РЬ (г = 82, N = 126) и 209 Б1 (1 = 83, N = 126). Использование в качестве мишеней ядер близких к магическим имеет дополнительное преимущество, так как энергия возбужденного составного ядра Ех, образующаяся в результате слияния исходных ядер, оказывается более низкой,
слияния: Ех"1П = Вкул — Q. Кинетическая энергия налетающей частицы ЕР выбирается как можно ниже, вблизи кулоновского барьера Вкул, чтобы преодолеть кулоновское взаимодействие сталкивающихся ядер. Уменьшение величины энергии возбуждения ядра необходимо для уменьшения вероятности деления образующейся составной системы. Концепция холодного синтеза была впервые выдвинута Ю. Ц. Оганесяном [53] и оказалась решающей при получении сверхтяжелых элементов.
С продвижением в трансурановую область возникла проблема выделения и идентификации ко-роткоживущих изотопов. В связи с тем, что для получения этих элементов, как правило, используют пучки тяжелых ионов, продукты реакции за счет большого первоначального импульса вылетают из мишени в направлении первичного пучка. Это обстоятельство используется для идентификации продуктов реакции. Выбитые из мишени продукты реакции собираются с помощью различных методов и переносятся к анализирующему устройству. Наиболее простой метод — метод собирания ионов отдачи на механической подложке (рис. 8).
Часто используется метод торможения ионов отдачи в газовой среде с последующим собиранием их с помощью либо электростатического поля, либо газовой струи. В качестве тормозящего газа чаще всего используется инертный газ гелий. Рис. 9 иллюстрирует один из способов использования метода газовой струи. Ядра отдачи тормозятся в объеме, заполненном гелием при давлении около 1 атм. Капиллярная трубка соединяет этот объем с другим объемом, откачиваемым с помощью высокоскоростного насоса. За счет разницы в давлениях
Рис. 7. Значения сечений реакций взаимодействия тяжелых ионов (Н1, 1п) в зависимости от заряда образующегося составного ядра [52]. Темными значками показаны имеющиеся экспериментальные данные,
светлыми — результаты расчетов
Ионы 12С
Детекторы
Мишень Cm
А
102
,No
с
т т т
Транспортер
(-400 В)
Рис. 8. Схема установки идентификации изотопов методом сбора продуктов распада на движущемся транспортере
Не, 1 атм
Пучок
Ионы отдачи
Струя Не (1000 м/с), Ионы отдачи
«^У Детекторы %
Рис. 9. Схема установки для сбора атомов отдачи при помощи струи газа
образуется узконаправленная газовая струя. Ионы отдачи в этой струе имеют скорости около 1000 м/с. Газовая струя ударяет в сборник, и тяжелые ионы
адсорбируются на его поверхности. Метод обеспечивает 70-80% сбора образующихся ядер. Следующая задача — быстрая транспортировка продуктов реакции к детектору. Часто сборники ионов отдачи устанавливаются на движущейся ленте либо на вращающемся колесе. Зная скорость движения сборника и измеряя число зарегистрированных событий несколькими детекторами, расположенными по направлению движения, можно определить период полураспада образующегося изотопа.
При увеличении порядкового номера химического элемента по мере продвижения в область все более тяжелых ядер резко уменьшаются их периоды полураспада. Поэтому для сепарации ионов используются комбинации электрических и магнитных полей. Фильтр скоростей SHIP (Separator for Heavy Ion reaction Products) установлен в ускорительном комплексе GSI (нем. Gesellschaft fUr Schwerionen-forschung), расположенном в пригороде Дармштадта (Германия). Сепаратор (рис. 10) состоит из двух электрических и четырех магнитных диполей и двух квадрупольных триплетов. Длина сепаратора от мишени до детекторов составляет 11 м. Радиус колеса мишени ~ 155 мм, и оно вращается синхронно с микроструктурой пучка ускорителя. Детектирующая система состоит из двух детекторов вторичных нейтронов по времени пролета и позиционно-чув-ствительного кремниевого детектора. Время пролета продуктов реакции через сепаратор SHIP составляет 2 мкс [55].
При идентификации трансфермиевых элементов используется то обстоятельство, что а-распад является одним из основных типов распада в этой области ядер, причем для Z >100 характерен каскадный а-распад. При этом по мере увеличения Z увеличивается энергия а-распада. Идентификация цепочек последовательных а -распадов, определение энергий последовательно испускаемых а -частиц становится
7-детекторы -детекторы TOF-детекторы
Пучок ионов
Рис. 10. Схема сепаратора SHIP [47, 54]
одним из основных методов идентификации транс-фермиевых элементов.
Ядра с Z = 102-109 были открыты до 1986 г. [56, 57] и получили названия: 102 [58, 59] — No (Nobelium), 103 [60-64] — Lr (Lawrencium), 104 [65-69] — Rf (Rutherfordium), 105 [70-73] — Db (Dubnium), 106 [74, 75] — Sg (Seaborgium), 107 [76] — Bh (Bohrium), 108 [77, 78] — Hs (Hassium), 109 [79] — Mt (Meitnerium). Учитывая заслуги исследователей из Дубны в открытии большого числа изотопов тяжелых элементов (102-105), в 1997 г. решением Генеральной ассамблеи чистой и прикладной химии элементу с Z = 105 было присвоено имя Дубний (Db).
4. Холодное слияние атомных ядер (208Pb,209Bi) + (Ti,..., Zn)
Новый этап в исследовании сверхтяжелых ядер начался в 1994 г., когда была существенно повышена эффективность регистрации и усовершенствована методика наблюдения сверхтяжелых ядер. Как результат, были обнаружены изотопы 110, 111 и 112 элементов [80-82].
Для получения сверхтяжелых ядер использовались ускоренные пучки 50 Ti, 51 V, 58 Fe, 62 Ni, 64 Ni, 70 Zn и 82 Se. В качестве мишеней применялись
изотопы
208
Pb и
209
Bi. Различные изотопы 110
элемента были синтезированы в Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флерова, ОИЯИ с помощью реакции 244Ри(34Б, 5ге)2721 10 и в 0Б1 в реакции 208РЬ(62№, и)2691 10. Изотопы 2691 10 , 2711 10 , 2721 1 1 и 277112 регистрировались по их цепочкам распада (рис. 11).
К 2000 г. в экспериментах с тяжелыми ионами удалось синтезировать ~40 изотопов от 104 до 112 химического элемента, список которых приведен в табл. 2. Для большинства изотопов были определены типы распадов, времена жизни, для некоторых
Таблица 2 Изотопы трансфермиевых элементов, открытые к 2000 г.
Заряд ядра Z Химический символ Название Массовое число A
102 No нобелий 250-260, 262
103 Lr лоуренсий 251-262
104 Rf резерфордий 253-262
105 Db дубний 255-258
106 Sg сиборгий 259-261, 263,
265, 266
107 Bh борий 260-262, 264,
266, 267
108 Hs хассий 260-265
109 Mt мейтнерий 266-268
110 Ds дармштадтий 267, 269, 271
111 Rg рентгений 272
112 Cn коперниций 277
изотопов определены массы и квантовые характеристики низколежащих состояний. Таким образом, прогресс в синтезе трансурановых элементов Z = 107-112 был связан с «открытием» реакций холодного синтеза, в которых магические изотопы 208 РЬ и 209 В1 облучались ионами с Z = 22-30. Образующееся в реакции холодного синтеза ядро нагрето слабо и охлаждается в результате испускания одного нейтрона. Так впервые были получены изотопы химических элементов с Z = 107-112. Однако дальнейшее продвижение — к более тяжелым ядрам — таким методом оказывается затруднительным из-за роста величины потенциального барьера между сталкивающимися ядрами. Поэтому в Дубне был реализован другой метод получения сверхтяжелых ядер. В качестве мишеней использовались наиболее тяжелые изотопы искусственно полученных химических элементов плутония Ри (Z = 94), америция Ат (Z = 95), кюрия Ст (Z = 96), берклия
Рис. 11. Цепочки а-распадов 110, 111 и 112 химических элементов, полученных в (Германия) [55]. Для каждого изотопа указаны время жизни и энергия а-распада Еа (в МэВ)
Бк (1 = 97) и калифорния С! (1 = 98). В качестве ускоренных ионов был выбран изотоп кальция 48 Са
(г = 20).
До 2000 г. самые тяжелые элементы (вплоть до 112-го) были синтезированы в реакциях «холодного слияния». К сожалению, эти реакции не могут быть использованы для синтеза ядер, находящихся в пределах предсказанного теорией «острова стабильности» сверхтяжелых элементов. Образующееся при слиянии ядер 208 РЬ и 76 Ое компаунд-ядро 2841 14 (N = 170) содержит на 14 нейтронов меньше, чем требуется для замкнутой нейтронной оболочки N = 184. При столь значительном дефиците нейтронов продукты испарения нейтронов будут располагаться далеко от границы предсказанного «острова стабильности». Отметим, что никакие варианты слияния стабильных и даже долгоживущих изотопов не могут привести к ядрам на «вершине» острова стабильности. Поэтому желательно подойти как можно ближе к границам этой неизвестной области, с тем чтобы войти в зону действия замкнутой сферической оболочки N = 184. Нуклиды, содержащие большое число нейтронов, могут в принципе быть получены при использовании в качестве мишени изотопов тяжелых актинидов с 1 = 94 -98, а в качестве налетающей частицы — редкого изотопа 48 Са.
Теряя возможность использования в реакциях холодного слияния магических ядер 208 РЬ при переходе к нейтронно-избыточным изотопам актинидов, мы вновь приобретаем магические числа протонов
48
и нейтроноы в налетающей частице Са.
Академик Ю. Ц. Оганесян, профессор С. Н. Дмитриев (из работы «Сверхтяжелые элементы Периодической системы Менделеева» [51])
5. Реакции горячего слияния атомных ядер 48 Ca и актинидов
Использование в качестве налетающей частицы изотопа 48Са имеет ряд преимуществ:
• это дважды магическое ядро 1 = 20, N = 28, поэтому при его слиянии с ядром мишени энергия возбуждения составного ядра будет уменьшаться до 30-35 МэВ;
• асимметрия зарядов сливающихся ядер уменьшает их кулоновсое расталкивание УС ~ • = 20 х х (92—98), что увеличивает вероятность образования составного ядра при более низкой энергии возбуждения;
• изотоп 48 Са имеет наибольшее отношение N/1 среди стабильных изотопов.
Идентификация полученных сверхтяжелых изотопов проводилась в ЛЯР ОИЯИ с помощью сепаратора ядер отдачи, схематически показанного на рис. 12 [83]. Пучок ускоренных ионов 48 Са падает на вращающуюся мишень; продукты реакции, образующиеся после испарения нейтронов, попадают в камеру, заполненную водородом под давлением 10~3 атм (газонаполненный сепаратор). В результате взаимодействия с газовой средой уменьшается зарядовая дисперсия ядер отдачи и разделение
Позиционно-чувствительные детекторы
Время-пролетные детекторы"
Вето"-детекторы
Газонаполненная каме!
Пучок 48 Са
Детекторы
Входное окно
Вращающаяся мишень
Рис. 12. Схематический вид сепаратора ядер отдачи DGFRS (Dubna Gas-Filled Recoil Separator) [83]
в магнитном поле ядер отдачи от фоновых событий происходит наиболее эффективно. Ядра отдачи, прошедшие через магнитный сепаратор, имплантируются в позиционно-чувствительный детектор, имеющий площадь ~ 50 см2. Детектор состоит из 12 стрипов, позволяющих определить координаты точки имплантации в детектор. Детектор регистрирует время попадания в детектор и координаты имплантированных ядер отдачи, энергии а-частиц распада и продукты деления (два совпадающих по времени сигнала с энергией «200 МэВ). Перед основным детектором расположены два тонких кремниевых детектора, с помощью которых определяется время пролета ядер отдачи. Расстояние между мишенью и детектором составляет ~ 4м, время пролета сверхтяжелых ядер от мишени до детектора — около 1 мкс. Детектор окружен восемью боковыми детекторами для регистрации а-частиц и осколков деления от распада имплантированных ядер.
Магнитный сепаратор ядер отдачи уменьшал фон побочных продуктов реакции в 105-107 раз. Регистрация продуктов реакции осуществлялась с помощью позиционно-чувствительного кремниевого детектора. Измерялись энергия, координаты и время пролета ядер отдачи. После имплантации иона в детектор все последующие сигналы от регистрируемых частиц распада должны исходить из точки остановки имплантированного иона. Созданная методика позволяла с высокой степенью надежности (~ 100%) установить связь между остановившимся в детекторе сверхтяжелым ядром и продуктами его распада. С помощью такой методики были надежно идентифицированы сверхтяжелые элементы с Z = 110-118.
Определение атомных номеров сверхтяжелых изотопов проводилось на основе:
• измерений характеристик распада: периода полураспада и энергии а-распада;
• измерения функции возбуждения реакции образования составного ядра;
• химической идентификации изотопов ЭЬ (Z = 105) и Сп (Z = 112) в цепочке распадов.
В результате экспериментов по облучению мишеней 235>238 и, 237 Ыр, 242>244Ри, 243 Ат, 245248 Ст и 249 С! ускоренными ионами 48 Са в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова были открыты новые сверхтяжелые химические элементы с атомными номерами Z = 113-118 и 21 новый изотоп ранее известных химических элементов с Z = 104-112. Работы были выполнены в коллабо-рации с Ливерморской национальной лабораторией, Национальной лабораторией Ок-Ридж и университетом Вандербильта (США). Первые эксперименты, результатом которых стало открытие элементов с четным Z = 114 и 116 в реакциях с использованием 242,244Ри [84, 85] и 245,248Ст [86, 87], были проведены в 1998-2005 гг.
Химический элемент 113 был практически одновременно получен в 2004 г. в лаборатории К1КЕЫ японского института физико-химических исследований и в ЛЯР ОИЯИ. Японские исследователи для синтеза 113-го элемента использовали реакцию холодного слияния 702п+209В1 — 2781 13+п [88]. Три цепочки а-распадов 2781 13, полученные в 2004 [89], в 2007 [90] и в 2012 [91], показаны на рис. 13.
В ЛЯР ОИЯИ в 2004 г. в реакции 20Са + 243Ат было обнаружено образование химического элемента Z = 115, идентифицированное по цепочкам а-распадов с образованием изотопов 283,284 113 [92].
Рис. 13. Цепочки распада 113-го химического элемента [88]
Позднее изотоп 282113 был получен в реакции 40Са + 237Ыр [93]. Цепочки а-распадов изотопов 2821 13 и 287,288,289115, открытых в Дубне, показаны на рис. 14. Для каждого изотопа указаны время жизни и энергия а-распада (в МэВ). На рисунке также приведены число событий и год публикации экспериментальных результатов [1].
Два изотопа 117 химического элемента синтезированы российско-американской коллаборацией [95, 96] в реакции 249Вк + 48Са. На рис. 14 показаны цепочки распадов изотопов 293,2941 17, окан-
чивающиеся спонтанным делением изотопов
281 ^
и
270
ЭЬ.
Рис. 14. Цепочки распадов изотопов 2821 13, 287,288,2891 15 и 293,2941 17, полученных в ЛЯР ОИЯИ [94]. Для каждого изотопа указаны время жизни и энергия а-распада Еа (в МэВ). Внизу цепочек жирным
шрифтом указано число событий (год публикации) [1]
Та, С
6«, МэВ
Рис. 15. Экспериментальные значения периодов полураспада (Та) и энергий а-распадов ^а) для 1 -четных нуклидов с 1 > 100 [51]. Темные точки — ядра с четным числом нейтронов, светлые — с нечетным, линии —
расчет по формуле Вайолы-Сиборга [99]
и9а+ 48 Са 11.65 6 + МеУ о^
294 118
+ Зп
10.80 9 МеУ а2
290
Ьу
1.3 те
245Ст + 48 Са
10.82 в МеУ а
290 Ьу
+ Зп
10.16 9 МеУ а3
286
14 те
282 Сп
, > '0.23 в ББ
10.17 п МеУ а2
286 Р1
8 те
242
Ри-
48
Са
2.7 те
282 Сп
• 0.16 в
286
+ 4п
242
Ри+ 48 Са
10.216 МеУ а!
БР
1.6 те
282 Сп
'0.19 в ББ
10.31 юМеУа!
286
Б1
+ 4п
Г0.19 в
0.8 те
282 Сп
2.1 те
Рис. 16. Цепочка распадов изотопа 2941 18 (слева), полученного в российско-американской коллаборации [97, 98]. Для каждого изотопа указаны время жизни и энергия а-распада Еа (в МэВ). Также приведены цепочки, подверждающие образование дочерних ядер и [2]
Химический элемент 118 был синтезирован в реакции под действием 48 Са на изотопе 249 С!:
48Са + 249 С! ^ 2941 18 + 3п.
В течение 2006-2012 гг. были обнаружены несколько случаев образования изотопа 294118 [97, 98]. Период полураспада этого изотопа около одной миллисекунды. Цепочка последовательных а -распадов показана на рис. 16, слева. Распад дочернего ядра 286 происходит как в результате спонтанного деления, так и за счет испускания а -частицы. Дополнительным подтверждением образования 118-го элемента стало наблюдение цепочек распада 196 Ьу и Ц4 К1, независимо образующихся в реакциях 245Ст + 48Са ^ 290 Ьу+3п и 242Ри + 48Са ^ 286Б1 + 3п, исследованных ранее.
На рис. 15 проведено сравнение экспериментально полученных значений периодов полураспада Та и энергий а-распадов Еа для четно-четных изотопов 1 = 100-118 с результатами теоретической аппроксимации по формуле Вайолы-Сиборга [99]
^ Та = (а1 + Ь^-1/2 + 01 + й.
Из полученных данных видно повышение стабильности атомных ядер вблизи деформированной оболочки 1 = 108, N = 162 и сферической оболочки 1 = 110-118 и N = 184 [51].
Заключение
Динамика открытия новых химических элементов в период с 1900 по 2015 гг. приведена на рис. 17. К 1900 г. было известно 88 химических элементов,
Рис. 17. Динамика открытия новых химических элементов
к 1950 г. их число увеличилось до 98. В 2000 г. было открыто 114 элементов и к настоящему моменту число элементов таблицы Менделеева составляет 118.
На рис. 18 показан верхний участок N1 -диаграммы обнаруженных к 2016 г. сверхтяжелых ядер [100]. Отмечен предполагаемый центр острова стабильности 1 = 114, N = 184. Как видно, синтезированные изотопы по числу протонов 1 уже превысили ожидаемое значение 1 = 114, однако все обнаруженные изотопы лежат гораздо левее значения N = 184. Косвенным подтверждением существования острова стабильности является существенный рост периода полураспада с ростом числа нейтро-
нов в изотопах с 1 = 113-116. Для достижения центра острова стабильности необходимы реакции с использованием более нейтронно-избыточных изотопов, необходимы пучки ускоренных ионов с большим отношением N/1.
Второе обстоятельство, которое необходимо учесть, — в центре острова стабильности периоды полураспада ядер могут достигать 105 лет, а используемые в настоящее время методики обнаружения сверхтяжелых элементов в основном ориентированы на регистрацию короткоживущих изотопов.
При приближении к острову стабильности большую роль будут играть методы химической идентификации сверхтяжелых ядер. Для химической идентификации трансфермиевых элементов в Дубне была разработана специальная методика экспрессного химического анализа продуктов реакции в газовой струе. При идентификации элементов химическими методами используется сходство свойств изучаемого элемента и его более легкого аналога, принадлежащего к той же химической группе. С этой целью необходимо для каждого исследуемого элемента определить его место в системе элементов Менделеева.
На рис. 19 приведены электронные структуры атомов вплоть до 1 = 118: отмечены электронные оболочки и последовательность их заполнения электронами. 118-й элемент соответствует полностью заполненной 7р-оболочке и является по своим химическим свойствам аналогом радона (1 = 72) и ксенона (1 = 54). В химических элементах, начиная
т—I—г
2^+48Сач
Реакции на пучках А > 50 + мишень 20«РЬ или 209В1
208рЬ;209В1 + 702п
208РЬа209В1 + 64М1
237мр + 48Са 238и+48Са
245Ст+48Сгк
243Ат + 48Са^
242Ри + 48Сгк
244Ри+48Са
гозрь,-209В1 + ;
184
___±_1_____
114 + -I---
209В! + 54Сг 208рЬ/
Реакции слияния Актиниды + 48Са
152
162
226Иа+48Са
166 168 170 172 174
Число нейтронов
184
Рис. 18. Известные к 2016 г. изотопы сверхтяжелых элементов и реакции их образования. Для каждого изотопа указаны название элемента, его масса и период полураспада. Нейтрон-дефицитные тяжелые изотопы с 1 ^ 113 были получены в реакциях «холодного сляиния». Изотопы 112-118 с большим числом нейтронов
образованы в реакциях «горячего слияния» [100, 101]
18
1 2
н Не
28 38
3 4 5 6 7 8 9 10
и Ве В С N О ? №
11 12 13 14 15 16 17 18
N3 Мд А1 Р С1 Аг
2р Зр
48 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
К Са Эс Т\ V Сг МП Ре Со N1 Си гп ва ве Аэ ве Вг Кг
58 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
РЬ Эг У № МО Тс Ри № Рс1 Ад Сс1 1п Эп эь Те I Хе
4р 5р
4{
4(1:
5(1?:
55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
Се Ва 1_а Се Рг № Рт Эт Ей вс! ТЬ оу Но Ег Тт УЬ 1_и Ж Та w Ре ве 1г Р1 Аи нд Т1 РЬ В\ Ро А1 Рп
87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118
Рг Ра Ас ТИ Ра и Мр Ри Ат Ст Вк СГ Ее Рт Мс! N0 1_г РЬ эд ВЬ Не М1 Кд Сп МИ Р1 Мс Ь/ Те Од
7® 41 5с1 7р
Рис. 19. Периодическая таблица Менделеева с указанием последовательности заполнения
электронных оболочек
Таблица 3
Химические элементы Z >83
Для каждого элемента приведены год открытия и реакция, в которой элемент был получен впервые, а также массовое число А и период полураспада Т1/2 наиболее долгоживущего из известных изотопов.
Год открытия Символ элемента Реакция образования А Т1/2 [26]
1898 1940 1899 84 РО 85 А1 86ЙП Радиохимическая идентификация изотопов, существующих в природе 209 210 222 102 ± 5 лет 8.1 ± 0.4 ч 3.8235 ± 0.0003 сут
1939 87 Fr 223 22.00 ± 0.07 мин
1898 88ЙЗ 226 1600 ± 7 лет
1899 89 Ас 227 21.772 ± 0.003 лет
1898 90 ТЬ 232 (1.40 ± 0.01) • 1010 лет
1913 91 Ра 231 (3.276 ± 0.011) • 104 лет
1789 92 и 238 (4.468 ± 0.003) • 109 лет
1940 93% 94Ри 2|и + п 239и 2Цыр 239Ри 237 244 (2.144 ± 0.007) • 106 лет (8.00 ± 0.07) • 107 лет
1945 95 Ат 239Ри 294ри 24|Ри 241 Ат 243 7370 ± 40 лет
1944 9бСт 239Ри + 4Не 292Ст + п 247 (1.56 ± 0.05) • 107 лет
1949 97Вк 241 Ат + 4Не 243Вк + 2п 247 1380 ± 250 лет
1950 98С^ 242Ст + 4Не ^ + п 251 898 ± 44 лет
1952 99Ец 238и + 15п292и 253нр ... -- 253 Рц 252 471.7 ± 1.9 сут
1952 1сюГт 238и + 17п292и 255нр ... -- 255рт 100гт 257 100.5 ± 0.2 сут
Таблица 4
Химические элементы Z >100
Для каждого элемента приведены год открытия и реакция, в которой элемент был получен впервые, а также массовое число А и период полураспада Г1(/2 наиболее долгоживущего из известных изотопов.
Год открытия Символ элемента Реакция образования A 71/2 [26]
1955 101Md 253Es + 4He -- ?g?Md + n 258 51.5 ± 0.3 сут
1963 102N0 238U + 22Ne -- 102N0 + 4n 259 58 ± 5 мин
1961 103Lr 249cf + 10'11B -250-^ + 11B - 203Lr + (4,5)n - 203Lr + (4, 5,6)n 262 ~ 4 ч
1964 104 Rf 242Pu + 22Ne — » 204Rf + 4n 263 10±2 мин
1970 105Db 242 Am +22 Ne — 249Cf + 15N -- - 105 Db + 3n 20°Db + 4n 268m 32+71 ч
1974 106Sg 249Cf + 18O -- 206Sg + 4n 271m 2.4+4130 мин
1981 107Bh 2g9Bi + 54Cr -- 267Bh + n 274 0.9-4024 мин
1984 108Hs 208Pb + 58 Fe — 268Hs + n 270 22 с
1982 109Mt 209Bi + 58Fe -- 269Mt + n 278m 8-7 с
1994 11ûDs 208Pb + 62Ni — 260Ds + n 281 20-20 с
1994 111 Rg 20gBi + 64Ni -- iliRg + n 281m 26-25 с
1996 112СП 208Pb + 70Zn — > 2î2Cn + n 285 30-3100 c
2004 113Nh 209Bi + 70Zn -- ?7fNh + n 286m 20-94 с
1999 114Fl 244Pu + 48Ca — 242Pu + 48Ca — > ??4Fl + 3n > ??4Fl + 3n 289m 2 7+14 с z-' -0.7 с
2004 115MC 243 Am + 48 Ca — - 287-2«58Mc + (4,3)n 289 0 22+0.26 с - 0.08
2000 11eLv 248Cm + 48Ca — - 116 Lv + 4n 293 53-61! мс
2010 117Îs 249Bk + 48 Ca — > ^Ts + (3,4)n 294 0.08-°03Q74 с
2006 11sOg 2469Cm + 48Ca — - ??8Og + 3n 294 0-9-0.3 мс
со 104-го и вплоть до 112-го, заполняется подобо-лочка 6d, и по своим химическим свойствам они должны быть подобны ряду элементов от гафния (Z = 72) до ртути (Z = 80), у которых заполняется подоболочка 5d.
Характеристики и реакции образования тяжелых и сверхтяжелых атомных ядер приведены в табл. 3, 4. Для каждого химического элемента даны массовое число А и период полураспада наиболее долгоживущего изотопа. Дата открытия и реакции получения трансфермиевых элементов (Z >100) приведены в соответствии с отчетами ШРЛС/ШРЛР [1, 2, 57, 102-105].
Создание Д. И. Менделеевым Периодической системы химических элементов является ярким достижением отечественной науки. Опубликованная им в 1871 г. Периодическая таблица содержала 64 химических элемента. Открытие радия в 1898 г. стало началом новой эпохи в развитии химии — эпохи атомной и ядерной физики, давшей ключ к изучению сложной внутренней структуры атомов.
Исследования ведущих ядерных центров мира, в том числе Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований, привели к увеличению числа химических элементов до 118. Продвижение в область сверхтяжелых элементов — это не только вопрос о существовании границы Периодической системы Менделеева, но и расширение наших представлений о Вселенной, происходящих в ней физических процессах и динамике ее развития.
Список литературы
1. Karol P.J., Barber R.C., Sherrill B.M. et al. // Pure Appl. Chem. 2016. 88. P. 139.
2. Karol P.J., Barber R.C., Sherrill B.M. et al. // Pure Appl. Chem. 2016. 88. P. 155.
3. Weizsäcker C.F. von // Z. Phys. 1935, 96. P. 431.
4. Bethe H.A., Bacher R.F. // Rev. Mod. Phys. 1936. 8. P. 82.
5. Becquerel H. // Comptes rendus. 1896. 122. P. 501, 559, 689, 1086; 123. P. 855.
6. Ишханов Б.С. Радиоактивность. М.: Университетская книга, 2011.
7. Curie P. et M., Bemont G. // Comptes rendus. 1898. 127. P. 1215.
8. Curie P. et M. // Comptes rendus. 1898. 127. P. 175.
9. Rutherford E. // Phil. Mag. S. 5. 1899. 47, N 284. P. 109.
10. Флеров Г.Н. Новейшие элементы таблицы Менделеева. Перспективы и химические проблемы поисков сверхтяжелых элементов. Препринт ОИЯИ P15-4315. Дубна, 1969.
11. Бор О., Моттельсон Б. Структура атомного ядра. М.: Мир. 1971. (Bohr A., Mottelson B.R. Nuclear structure. New York; Amsterdam, 1969.)
12. Mayer M.G. // Phys. Rev. 1948. 74. P. 235.
13. Haxel O., Jensen J.H.D., Suess H.E. // Phys. Rev. 1949. 75. P. 1766.
14. Strutinsky V.M. // Nucl. Phys. 1967. A95. P. 420.
15. Myers W.D., Swiatecki W.J. // Nucl. Phys. 1966. 81. P. 1.
16. Музычка Ю.А., Пашкевич В.В., Струтинский В.М. // Ядерная физика. 1968. 8. С. 716.
17. Nilsson S.G., Nix R., Sobiczewski A. et al. // Nucl. Phys. 1968. A115. P. 545.
18. Musychka Yu.A. // Phys. Lett. 1969. 28B. P. 539.
19. Sobiczewski A., Gareev F.A., Kalinkin B.N. // Phys. Lett. 1966. 22. P. 500.
20. Mottelson B.R., Nilsson S.G. // Mat. Fys. Skr. Dan. Vid. Selsk. 1959. 1. No. 8.
21. Meldner H. // Ark. Fys. 1967. 36. P. 593.
22. Brack M., Damgaard J., Jensen A.S. et al. // Rev. Mod. Phys. 1972. 44. P. 320.
23. Fiset E.O., NixJ.R. // Nucl. Phys. 1972. A193. P. 647.
24. Möller P., Nix J.R. // J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 1994. 20. P. 1681.
25. Oganessian Yu. // Radiochim. Acta. 2011. 99. P. 429.
26. National Nuclear Data Center, Brookhaven. Nuclear Wallet Cards.
27. National Nuclear Data Center, Brookhaven. Evaluated Nuclear Structure Data File. http://www.nndc.bnl. gov/ensdf/
28. База данных «Центр данных фотоядерных экспериментов НИИЯФ МГУ». http://cdfe.sinp.msu.ru/
29. McMillan E., Abelson P.H. // Phys. Rev. 1940. 57. P. 1185.
30. Seaborg G.T., James R.A., Morgan L.O. // National Nuclear Energy Series. Plutonium Project Record. Vol. 14B. The Transuranium Elements: Research Papers. New York: McGraw-Hill Book Company, 1949. Paper No. 22.1 «The new element americium (atomic number 95)».
31. Seaborg G.T. // Ann. Rev. Nucl. Sci. 1968. 18. P. 53.
32. Ghiorso A., Thompson S.G., Higgins G.H. et al. // Phys. Rev. 1955. 99. P. 1048.
33. Seaborg G.T., McMillan E., Kennedy J.W., Wahl A.C. // Phys. Rev. 1946. 69. P. 366.
34. Seaborg G.T., James R.A., Ghiorso A. // National Nuclear Energy Series. Plutonium Project Record. Vol. 14B. The Transuranium Elements: Research Papers. New York: McGraw-Hill Book Company, 1949. Paper No. 22.2 «The new element curium (atomic number 96)».
35. Хайд Э., Перлман И., Сиборг Г. Ядерные свойства тяжелых элементов. Вып. 1. Трансурановые элементы. М.: Атомиздат, 1967. (Hyde E.K., Perlman I., Seaborg G.T. The nuclear properties of the heavy elements. Detailed radioactivity properties. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1964.)
36. Thompson S.C., Ghiorso A., Seaborg G.T. // Phys. Rev. 1950. 80. P. 781.
37. Thompson S.C., Street K.Jr., Ghiorso A., Seaborg G.T. // Phys. Rev. 1950. 80. P. 790.
38. Ghiorso A., Harvey B. G., Choppin G.R. et al. // Phys. Rev. 1955 98. P. 1518.
39. Phillips L., Gatti R., Chesne A. et al. // Phys. Rev. Lett. 1958. 1. P. 215.
40. Bohr N. // Nature. 1936. 137. P. 344 (29 February 1936). (Бор Н. // УФН. 1936. 14, № 4. С. 425.)
41. Bohr N., Kalckar F. // Mat. Fys. Medd. Dan. Vid. Selsk. 1937. 14, N 10. P. 1.
42. Волков В.В. Ядерные реакции глубоконеупругих передач. М.: Атомиздат, 1982.
43. Bjornholm J., Swiatecki W.J. // Nucl. Phys. 1982. A391. P. 471.
44. Петржак К.А., Флеров Г.Н. // УФН. 1941. 25, № 2. С. 241. (Petrzhak K.A., Flerov G.N. // Phys. Usp. 1993. 36. P. 332.)
45. Bohr N, Wheeler J.A. // Phys. Rev. 1939. 56. P. 426.
46. Frenkel J. // Phys. Rev. 1939. 55. P. 987.
47. Hofmann S., Münzenberg G. // Rev. Mod. Phys. 2000. 72. P. 733.
48. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K. // Rep. Prog. Phys. 2015. 78. 036301.
49. Sobiczewski A., Pomorski K. // Prog. Part. Nucl. Phys. 2007. 58. P. 292.
50. Grover J.R., Gilat J. // Phys. Rev. 1967. 157. P. 802.
51. Оганесян Ю.Ц., Дмитриев С.Н. // Успехи химии. 2009. 78. С. 1165. (Oganessian Yu.Ts., Dmitriev S.N. // Russ. Chem. Rev. 2009. 78. P. 1077.)
52. Cherepanov E.A. The Analysis of Reactions Leading to Synthesis of Superheavy Elements within the Dinucle-ar System Concept. Preprint JINR E7-99-27. Dubna, 1999.
53. Oganessian Yu.Ts. // Lecture Notes in Phys. 1975. 33. Springer, Heidelberg. P. 221.
54. Münzenberg G., Faust W., Hofmann S. et al. // Nucl. Instrum. Methods 1979. 161. P. 65.
55. Münzenberg G. // Nucl. Phys. 2015. A944. P. 5.
56. Münzenberg G. // Rep. Prog. Phys. 1988, 51. P. 57.
57. TWG of IUPAC and IUPAP. Discovery of the transfer-mium elements. Part III. // Pure Appl. Chem., 1993. 65, N 8. P. 1757.
58. Донец Е.Д., Щеголев В.А., Ермаков В.А. // Ат. энергия. 1966. 20. С. 223. (Donets E.D., Shchegolev V.A., Ermakov V.A. // At. Energy. 1966. 20. P. 257.)
59. Загер Б.А., Миллер М.Б., Михеев В.Л. и др. // Ат. энергия. 1966. 20. С. 230. (Zager B.A., Miller M.B., Mikheev V.L. et al. // At. Energy. 1966. 20. P. 264.)
60. Ghiorso A., Sikkeland A., Larsh A.E., Latimer R.M. // Phys. Rev. Lett. 1961. 6. P. 473.
61. Донец Е.Д., Щеголев В.А., Ермаков В.А. // Ат. энергия. 1965. 19. С. 109. (Donets E.D., Shcheglev V.A, Ermakov V.A. // Sov. At. Energy. 1965. 19. P. 995.)
62. Flerov G.N., Korotkin Yu.S, Mikheev V.L. et al. // Nucl. Phys. 1967. A106. P. 476.
63. Друин В.А. // Ядер. физика. 1970. 12. С. 268. (Dru-in V.A. // Sov. J. Nucl. Phys. 1971. 12, P. 146.)
64. Eskola K., Eskola P., Nurmia M., Ghiorso A. // Phys. Rev. C. 1971. 4. P. 632.
65. Флеров Г.Н., Оганесян Ю.Ц., Лобанов Ю.В. и др. // Ат. энергия. 1964. 17. C. 310. (Flerov G.N., Ogane-syan Yu.Ts., Lobanov Yu.V. et al. // Sov. At. Energy. 1964. 17. P. 1046.)
66. Flerov G.N., Oganesyan Yu.Ts., Lobanov Yu.V. et al. // Phys. Lett. 1964. 13. P. 73.
67. Звара И., Чубурков Ю.Т., Цалетка Р., Шалаев-ский М.Р. // Радиохимия. 1969. 11. С. 163.
68. Zvara I., Chuburkov Yu.T., Belov V.Z. et al. // J. In-org. Nucl. Chem. 1970. 32. P. 1885.
69. Ghiorso A., Nurmia M., Harris J. et al. // Phys. Rev. Lett. 1969. 22. P. 1317.
70. Флеров Г.Н., Оганесян Ю.Ц., Лобанов Ю.В. и др. // Ат. энергия. 1970. 29. С. 243. (Flerov G.N., Ogane-syan Yu.Ts., Lobanov Yu.V. et al. // Sov. At. Energy. 1970. 29. С. 967.
71. Flerov G.N., Oganesyan Yu.Ts., Lobanov Yu.V. et al. // Nucl. Phys. 1971. A160. P. 181.
72. Ghiorso A., Nurmia M., Eskola K. et al. // Phys. Rev. Lett. 1970. 24. P. 1498.
73. Друин В.А., Демин А.Г., Харитонов Ю.П. и др. // Ядер. физика. 1971. 13. С. 251. (Druin V.A., De-min A.G., Kharitonov Yu.P. et al. // Sov. J. Nucl. Phys. 1971. 13. P. 139.)
74. Ghiorso A, Nitschke J.M., Alonso J.R. et al. // Phys. Rev. Lett. 1974 33. P. 1490.
75. Оганесян Ю.Ц., Третьяков Ю.П., Ильинов А.С. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1974. 20. С. 580. (Oganesyan Yu.Ts., Tret'yakov Yu.P., Il'inov A.S. et al. // JETP Lett., 1974. 20. P. 265.)
76. Münzenberg G., Hofmann S., Heßberger F.P. et al. // Zs. Physik A. 1981. 300. P. 107.
77. Münzenberg G., Armbruster P., Folger H. et al. // Zs. Physik A. 1984. 317. P. 235.
78. Oganessian Yu.Ts., Demin A.G., Husonnois M., Tretyakova S.P. et al. // Zs. Physik A. 1984. 319. P. 215.
79. Münzenberg G., Armbruster P., Heßberger F.P. et al. // Zs. Physik. 1982. 309. P. 89.
80. Hofmann S., Ninov V., Heßberger F.P. et al. // Z. Phys. A. 1995. 350. P. 277.
81. Hofmann S., Ninov V., Heßberger F.P. et al. // Z. Phys A. 1995. 350. P. 281.
82. Hofmann S., Ninov V., Heßberger F.P. et al. // Z. Phys A. 1996. 354. P. 229.
83. Subotic K., Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A. 2002. 481. P. 71.
84. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al. // Phys. Rev. Lett. 1999. 83, P. 3154.
85. Oganessian Yu.Ts., Yeremin A.V., Popeko A.G. et al. // Nature. 1999. 400. P. 242.
86. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Moody K.J. // Ядерная физика. 2001. 64. С. 1427. (Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Moody K. J. // Phys. Atom. Nucl. 2001. 64. P. 1349.)
87. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al. // Phys. Rev. C. 2001. 63. 011301.
88. Morita K. // Nucl. Phys. A. 2015. 944. P. 30.
89. Morita K., Morimoto K., Kaji D. et al. // J. Phys. Soc. Jpn. 2004. 73. P. 2593.
90. Morita K, Morimoto K., Kaji D. et al. // J. Phys. Soc. Jpn. 2007. 76. 045001.
91. Morita K, Morimoto K., Kaji D. et al. // J. Phys. Soc. Jpn. 2012. 81. 103201.
92. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al. // Phys. Rev. C. 2004. 69. 021601(R).
93. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al. // Phys. Rev. C. 2007. 76. 011601(R).
94. Oganessian Yu.Ts., Abdullin F.Sh., Dmitriev S.N. et al. // Phys. Rev. C. 2013. 87. 014302.
95. Oganessian Yu.Ts., Abdullin F.Sh., Balley P.D. et al. // Phys. Rev. Lett. 2010. 104. 142502.
96. Oganessian Yu.Ts., Abdullin F.Sh., Balley P.D. et al. // Phys. Rev. C. 2011. 83. 054315.
97. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al. // Phys. Rev. C. 2006. 74. 044602.
98. Oganessian Yu.Ts., Abdullin F.Sh., Alexander C. et al. // Phys. Rev. Lett. 2012. 109. 162501.
99. Viola V.E. Jr., Seaborg G.T. // J. Inorg. Nucl. Chem. 1966. 28. P. 741.
100. Thoennessen M. The Discovery of Isotopes. Switzerland: Springer Int. Publ., 2016.
101. Hamilton J.H., Hofmann S., Oganessian Yu.Ts. // An-nu. Rev. Nucl. Part. Sci. 2013. 63. P. 383.
102. Karol P.J., Nakahara H, Petley B.W., Vogt E. // Pure Appl. Chem. 2001. 73. P. 959.
103. Karol P.J., Nakahara H, Petley B.W., Vogt E. // Pure Appl. Chem. 2003. 75. P. 1601.
104. Barber R.C., Heinz W., Gaggeler H.W. et al. // Pure Appl. Chem. 2009 81. P. 1331.
105. Barber R.C., Karol P.J., Nakhara H. et al. // Pure Appl. Chem. 2011. 83, P. 1485; Errata: Barber R.C., Karol P.J., Nakhara H. et al. // Pure Appl. Chem. 2011. 83, P. 1801.
The way to superheavy elements B.S. Ishkhanov12 a, T.Yu. Tretyakova2b
1 Department of of General Nuclear Physics, Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russia.
2 Skobeltzyn Institute of Nuclear Physics, Moscow State University, Moscow 119191, Russia. E-mail: a bsi@depni.sinp.msu.ru, b tretyakova@sinp.msu.ru.
This review is devoted to the studies of heavy and superheavy elements and the methods of their synthesis and identification. Special attention is paid to the latest discoveries in the area of superheavy elements with Z = 107-112 in cold fusion reactions and Z = 113-118 in reactions between 48 Ca and actinides. Keywords: superheavy elements, magic numbers of nucleons, heavy ions, spontaneous fission, alpha decay. PACS: 25.70.-z; 27.90.+b. Received 19 August 2016.
English version: Moscow University Physics Bulletin. 2017. 72, No. 3. Pp. 203-223.
Сведения об авторах
1. Борис Саркисович Ишханов — доктор физ.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой; тел.: (495) 939 50-95, e-mail: bsi@depni.sinp.msu.ru.
2. Татьяна Юрьевна Третьякова — канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотрудник; тел.: (495) 939-56-36, e-mail: tretyakova@sinp.msu.ru.
