Физики нашли способ создать элемент 120 — самый тяжелый из существовавших

Третий по тяжести элемент во Вселенной был создан таким образом, что это открывает путь к синтезу неуловимого элемента 120, который станет самым тяжелым элементом в периодической таблице.

"Мы были очень удивлены и рады, что не ошиблись с выбором оборудования", — говорит Джеклин Гейтс из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (LBNL) в Калифорнии.

Гейтс и ее коллеги синтезировали элемент ливерморий, направив пучок заряженных атомов титана на кусок плутония. Использование титана в таких экспериментах является сложным из-за трудностей с его контролируемым преобразованием в пучок и необходимостью миллионов триллионов столкновений для создания новых атомов.

Однако физики считают, что пучок титана будет ключевым для создания гипотетического элемента 120, унбинилия, с 120 протонами в ядре.

Исследователи начали с редких изотопов титана, которые они испаряли в специальной печи при температуре 1650°C. Затем они использовали микроволны для превращения горячего пара титана в заряженный пучок, который подавался в ускоритель частиц.

Когда пучок достигал примерно 10% скорости света и сталкивался с плутониевой мишенью, образовавшиеся осколки регистрировались детектором, который фиксировал сигнатуры двух атомов ливермория.

Каждый атом быстро распадался на другие элементы, как и ожидалось, поскольку стабильность атомных ядер уменьшается с увеличением массы. Точность измерений была такой высокой, что вероятность статистической случайности составляет лишь один к триллиону, говорит Гейтс.

Исследователи представили свои выводы 23 июля на конференции Nuclear Structure 2024 в Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе.

Майкл Тоннессен из Мичиганского государственного университета утверждает, что этот эксперимент подтверждает возможность создания элемента 120. "Необходимо проделать подготовительную работу и нащупать путь к нему. В этом смысле это действительно важный и необходимый эксперимент", — говорит он.

Тоннессен добавляет, что создание унбинилия будет иметь глубокие последствия для понимания сильного взаимодействия, определяющего стабильность тяжелых элементов. Исследование унбинилия также поможет понять, как экзотические элементы могли образоваться в ранней Вселенной.

На сегодняшний день самым тяжелым синтезированным элементом является элемент 118, оганесон, который был впервые создан в 2002 году. В последующие годы исследователи пытались синтезировать более тяжелые элементы, сталкивая очень тяжелые и нестабильные элементы.

"Это действительно сложная задача", — отмечает Тоннессен.

Однако новый эксперимент вселяет оптимизм в исследователей LBNL. Они планируют начать эксперименты по созданию элемента 120 в 2025 году, заменив плутониевую мишень на более тяжелый элемент — калифорний.

"Мы намного ближе к пониманию того, что нам нужно сделать", — говорит Гейтс. "И это захватывающе — иметь возможность добавить новый элемент в периодическую таблицу. Мало кто может похвастаться таким достижением".