Исследователи, возможно, нашли способ создать новый сверхтяжелый элемент, известный как «элемент 120», который будет настолько тяжелым, что его придется поместить в новую строку периодической таблицы элементов. Если им удастся создать этот гипотетический элемент, его атомы могут представлять собой «остров стабильности», который может произвести революцию в химии тяжелых элементов.
В настоящее время в периодической таблице насчитывается 118 известных элементов : от водорода, в ядре которого находится один протон, до оганесона, который получил официальное название в 2016 году и содержит не менее 194 субатомных частиц, упакованных в центры его атомов (118 протонов и не менее 176 нейтронов).
Однако исследователи знают, что теоретически в космосе должны быть еще более тяжелые элементы — и они даже предсказали, как эти элементы будут выглядеть и как они будут себя вести. Но чтобы найти их, нам нужно либо открыть новые способы их синтеза на Земле, либо прочесать Солнечную систему в поисках их потенциального местонахождения.
Два наиболее многообещающих потенциальных кандидата на элементы — это элемент 119, предварительно названный унуненний, и элемент 120, он же унбинилий. Эти элементы настолько массивны, что не вписываются ни в одну из семи строк, составляющих периодическую таблицу. Если они будут созданы, то будут добавлены в новую восьмую строку на знаковой диаграмме. Однако ни один из них не был синтезирован, несмотря на многочисленные попытки.
В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, ученые продемонстрировали новую технологию создания сверхтяжелого элемента ливермория (элемент 116) путем бомбардировки плутония-244, изотопа плутония с дополнительными нейтронами, испаренными ионами или заряженными атомами титана.
Исследователи полагают, что ту же самую технику можно использовать для создания унбинилия, стреляя ионами титана по изотопам калифорния, который тяжелее плутония. Новое исследование является важным доказательством концепции, которое позволит ученым активизировать поиск гипотетического элемента, написали они.
«Эта реакция никогда ранее не демонстрировалась, и было важно доказать ее возможность, прежде чем приступать к нашей попытке создать элемент 120», — объясняет ведущий автор исследования Джеклин Гейтс из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) в Калифорнии. «Создание нового элемента — чрезвычайно редкий подвиг. Волнительно быть частью этого процесса и иметь многообещающий путь вперед».
Однако может пройти некоторое время, прежде чем исследователи смогут создать унбинилий. В этом исследовании потребовалось более 22 дней, чтобы создать всего два атома ливермория внутри 88-дюймового циклотрона лаборатории Беркли, который постоянно стрелял ионами титана в изотоп плутония. Однако для образования унбинилия может потребоваться еще больше времени.
«Мы считаем, что для создания элемента 120 потребуется примерно в 10 раз больше времени, чем для элемента 116», — сказал соавтор исследования Райнер Крюкен из лаборатории Беркли. «Это нелегко, но сейчас это кажется осуществимым».
Обычно сверхтяжелые элементы быстро распадаются после образования, поскольку они крайне нестабильны. Однако исследователи предсказывают, что как только элементы достигают определенного размера, они достигают «острова стабильности», где они будут оставаться нетронутыми значительно дольше, чем известные в настоящее время сверхтяжелые изотопы.
Ожидается, что унбинилий достигнет этого острова стабильности, а это значит, что его создание откроет ряд возможностей для исследования сверхтяжелых элементов, говорят авторы исследования. Однако есть также вероятность, что гипотетический элемент не будет вести себя так, как ожидалось.
«Когда мы пытаемся создать эти невероятно редкие элементы, мы стоим на абсолютном пределе человеческих знаний и понимания, и нет никакой гарантии, что физика будет работать так, как мы ожидаем», — заявила соавтор исследования Дженнифер Пор из лаборатории Беркли.
