Элементы за пределами атомного номера 104 называются сверхтяжелыми элементами. Ожидается, что наиболее долгоживущие из них будут расположены на так называемом «острове стабильности», где должны быть найдены ядра с чрезвычайно длинными периодами полураспада. Хотя сверхтяжелые элементы не были обнаружены в природе, их можно получить, ускоряя пучки ядер и стреляя ими в самые тяжелые из возможных ядер-мишеней.
Слияние двух ядер — очень редкое событие — иногда дает сверхтяжелый элемент. Те, которые в настоящее время доступны, обычно существуют только в течение короткого времени. Первые сообщения об открытии элемента с атомным номером 117 были опубликованы в 2010 году из России и США. сотрудничество, работающее в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, Россия.
Ярким примером международного сотрудничества стало то, что это новое измерение потребовало тесной координации между ускорителем и возможностями обнаружения в GSI в Германии и уникальными установками по производству и разделению изотопов актинидов в Окриджской национальной лаборатории (ORNL) в США. необходимый для синтеза элемента 117, был произведен в течение 18-месячной кампании. Это потребовало интенсивного нейтронного облучения в реакторе изотопов с высоким потоком ORNL с последующим химическим разделением и очисткой в Центре разработки радиохимической инженерии ORNL. Примерно 13 миллиграммов высокоочищенного изотопа Bk-249, который сам распадается с периодом полураспада всего 330 дней, были затем отправлены в Университет Майнца. Там есть оборудование и опыт, чтобы превратить экзотический радиоизотоп в мишень, способную противостоять мощным пучкам ионов кальция, исходящим от ускорителя GSI.
Атомы элемента 117 были отделены от огромного количества других продуктов ядерной реакции в TransActinide Separator and Chemistry Apparatus (TASCA) и идентифицированы по их радиоактивному распаду. Эти измеренные цепочки альфа-распадов производили изотопы более легких элементов с атомными номерами от 115 до 103, регистрация которых добавляла доказательств наблюдения за элементом 117.В цепочках распада были идентифицированы как ранее неизвестный путь альфа-распада в Db-270 (дубний — элемент 105), так и новый изотоп Lr-266 (лоуренсий — элемент 103). Обладая периодом полураспада около одного часа и около 11 часов, соответственно, они являются одними из самых долгоживущих сверхтяжелых изотопов, известных на сегодняшний день.
Поскольку нежелательные фоновые события присутствуют во всех экспериментах со сверхтяжелыми элементами, чем дольше живущий изотоп, тем сложнее его надежная идентификация. Настоящий эксперимент, для которого TASCA был значительно модернизирован, чтобы лучше отделить нежелательные фоновые продукты и, таким образом, сделать возможным более чувствительную идентификацию сверхтяжелых ядер, доказал, что теперь их надежная идентификация возможна.
«Это имеет первостепенное значение, поскольку предсказано, что даже долгоживущие изотопы будут существовать в области повышенной ядерной стабильности», — объясняет Кристоф Дуллманн.Профессор Хорст Стокер, научный директор GSI, добавляет: «Успешные эксперименты с элементом 117 являются важным шагом на пути к производству и обнаружению элементов, расположенных на« острове стабильности »сверхтяжелых элементов».«Это важный научный результат и убедительный пример международного сотрудничества в науке, продвигающего исследования сверхтяжелых элементов за счет использования специальных возможностей национальных лабораторий в Германии и США», — сказал директор ORNL Том Мейсон.
Элемент 117 еще не назван: комитет, состоящий из членов Международного союза чистой и прикладной физики и химии, рассмотрит эти новые результаты вместе с исходными и решит, необходимы ли дальнейшие эксперименты, прежде чем признать открытие элемента. Только после такого окончательного принятия первооткрыватели могут предложить имя.
Работа, выполненная Окриджской национальной лабораторией, была поддержана Управлением науки Министерства энергетики США. UT-Battelle управляет ORNL для Управления науки Министерства энергетики США.