Элементы 113, 115, 117 и 118: от открытия до признания

Новость о внесении в таблицу Менделеева сразу четырех новых сверхтяжелых элементов вызвала живой интерес людей даже весьма далеких от науки. Но это итог некоего пути от собственно открытия элементов до их официального признания. На основе отчетов научных групп, которым удалось синтезировать элементы с номерами 113, 115, 117 и 118, совместная комиссия международных союзов по физике (ИЮПАП) и по химии (ИЮПАК) присудила приоритеты в открытии.

Согласно пресс-релизу от 30 декабря 2015 года ИЮПАК признал приоритет в открытии элементов: 113 – за японской группой ученых, 115, 117, 118 – за дубненской.

8 июня 2016 года ИЮПАК сообщил, что принял названия, предложенные авторами открытий. После чего в течение пяти месяцев шло обсуждение этих названий в научных сообществах всех стран мира. И 28 ноября 2016 года ИЮПАК принял решение внести в Периодическую таблицу элементы:

Нихоний (Nh) – 113,

Московий (Mc) – 115,

Теннессин (Ts) – 117,

Оганесон (Og) – 118.

Научный руководитель Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ, руководитель работ по синтезу сверхтяжелых элементов в Дубне, академик РАН Юрий Цолакович Оганесян, в честь которого получил название 118-й элемент, в начале нынешнего года рассказывал журналистам о том, как идет научный поиск в этом направлении, как новые элементы получают свои названия и т. д.

– Как реагировало научное сообщество на сообщение о признании приоритетов в открытии элементов с номерами 113, 115, 117 и 118?

– Большие дискуссии идут, причем на высоком уровне – все вдруг оживились. Хотели найти границы: насколько может быть большой Периодическая таблица элементов? Наш эксперимент показал: она может быть очень и очень большой. Все ожидали, что этих элементов не будет, а теперь, когда оказалось, что они есть, – граница отодвинулась. Вопрос: сколько вообще может быть элементов – остается открытым. С одной стороны, это говорит о том, что надо дальше работать по этой теме. С другой стороны, это оправдывает то, что мы «фабрику» делаем – для того, чтобы идти дальше.

– Есть ли сегодня представление о том, каким путем продвигаться дальше?

– На четыре новых элемента нами было потрачено 15 лет. Мы первые результаты получили в 2000 году, и за прошедшие 15 лет что-то увидели, что-то поняли. Мы не знали, есть ли вообще там какие-то элементы. Теперь наши знания пополнились. С другой стороны – (идет) научно-технический прогресс. И если бы мы сегодня ставили такой эксперимент: с учетом того, что теперь знаем, и с техникой, которая есть сейчас, – мы могли бы в сто раз быстрее это сделать. Вот потому создается «фабрика»: она воплощает в себе все знания, которые получены здесь (в Лаборатории ядерных реакций), и весь научно-технический прогресс, который был за 15 лет.

Тут вопрос в том, как идти дальше. Надо остановиться в какой-то момент и сказать себе: теперь надо идти по-другому. Академик Л. А. Арцимович, у которого я учился, говорил: если вы хотите какую-то установку усовершенствовать, вы можете каждый из ее узлов улучшить – здесь на 10 %, там на 20 %, где-то на 30% – и получить улучшение результата в 2–3 раза. Но если вы хотите в 10 раз лучше, надо старую установку выбросить и делать новую.

То же самое и здесь (с фабрикой сверхтяжелых элементов): если хотим получить (чувствительность эксперимента) в 100 раз больше, то нужно остановиться и сделать что-то новое – тогда получишь нужный фактор и увидишь то, чего сейчас не видишь. Это, кстати, естественное человеческое отношение к любой вещи: если вы хотите сделать серьезный скачок, надо остановиться и делать дальше по-другому.

– Помогает ли в дальнейшей работе признание новых элементов?

– Нет. Это не только мое мнение, но и всех, кто занимается этим делом. Например, когда вы готовите обед – ждете, что скажут гости, или сами чувствуете, что вкусно получилось? Если ты занимаешься делом каждый день, виден тот момент, когда действительно получается. Может быть, остальные не очень верят, но ты-то это видишь: один, второй раз (новый элемент образуется), потом еще и еще раз получается – вот это первая вещь, которая вселяет уверенность.

Вторая вещь, когда в другой лаборатории другие люди на другой установке повторяют тот же эксперимент «один к одному» – тогда и они верят. Еще признания нет, но уже всё понятно, и на конференциях по-другому звучит. А когда уже официально признали и вписали (новый элемент) в Таблицу, надо понимать, что это (его существование) не сейчас стало ясно, а гораздо раньше.

Например, по 117-му элементу, который наиболее сложно нам было получить, второй эксперимент закончили в 2010 году. За 5 лет, прошедшие с тех пор, в Америке в Беркли его повторили, в Германии в Дармштадте – всё то же самое. Хочу сказать, что это довольно-таки тяжелая работа: малое количество событий (когда синтезируется новый элемент), контроль эксперимента надо делать и т. д. А когда всё подтверждается и признается приоритет – это завершающий этап.

– Как получилось, что несколько сверхтяжелых элементов даже не пытались синтезировать в Лаборатории ядерных реакций?

– В 1974 году мы здесь, в Дубне, предложили и продемонстрировали новый метод синтеза элементов. А тогда строился ускоритель в Дармштадте, коллеги из Германии посмотрели и «ухватились» за него – было такое время, когда ездили каждую неделю к нам сюда. Они построили гигантский ускоритель, сделали замечательный сепаратор и применили наш принцип, чтобы синтезировать новые элементы в Дармштадте. Более 20 лет она работали и этим способом первыми получили элементы 107, 108, 109, 110, 111 и 112. Впрочем, 112-й и мы тоже получили.

Меня часто спрашивают: почему вы сами этим методом не занимались? Во-первых, у нас жизнь тогда была непростая – 90-е годы. Во-вторых, не важно, главное, что они нашим методом это сделали. В-третьих, что самое главное: было ясно, что этот метод более тяжелых элементов не даст – не хватает нейтронов, чтобы подойти к этой горе, к острову стабильности. Он ведет мимо «острова стабильности». Поэтому мы начали кальцием заниматься (облучением пучками изотопов кальция-48 мишеней из трансурановых элементов).

А немецкие коллеги дошли до 112-го, и это (возможности прежнего метода) было исчерпано, тем не менее, японцы начали делать 113-й тем же методом. Они за 9 лет получили 3 события (синтеза 113-го элемента) – я называю это «из кастрюли соскребать со дна». Это неинтересно, так как не имеет выхода дальше, а просто дает еще один элемент. Поэтому мы пошли в область нейтронно-избыточных (ядер). Там получается гораздо больше. У нас был сначала 115-й элемент, затем (как результат его альфа-распада) 113-й, и это примерно одно событие в день – в тысячу раз больше.

– Поэтому присуждение Японии приоритета в открытии 113-го воспринято в научных кругах неоднозначно?

– О том, что мы синтезировали 115-й элемент, а из него (после альфа-распада всегда) получается 113-й, его «дочка», – я доложил на конгрессе ИЮПАК в 2003 году в Казани. А японцы свой первый результат опубликовали через год. То есть мы и по времени раньше, и событий у нас больше, и нашим методом можно к более тяжелым элементам идти, а японский эксперимент даже никто повторять не станет – какой смысл заниматься девять лет ради трех событий, если можно (действуя, как в Дубне) получать 113-й в сотнях штук. Поэтому и физики, и химики будут пользоваться нашим методом, который дает более тяжелый изотоп 113-го.

Может быть, ИЮПАК посчитал, что «слишком много» отдавать все четыре элемента в одни руки. Может, решил отдать должное упорству японцев. Можно разные догадки строить. Плохо то, что это решение ИЮПАК ничем не подтвердил. Они должны были подготовить и опубликовать отчет, потом провести дебаты по этому поводу – а пока (на 21 января 2016 года) отчета нет: как они смогли «дочь» (113-й) от «матери» (115-го) оторвать. Это всё уже номенклатура, но мы-то знаем, что это «наше дитя».

– Как придумывают названия для новых элементов?

– По правилам мы должны предложить названия «своих» элементов, но это не значит, что номенклатурная комиссия ИЮПАК примет то, что мы скажем. Ведь потом названия и двухбуквенные символы элементов будут использоваться в учебниках, в формулах химических соединений – важно, чтобы они звучали приемлемо на всех языках мира. Так, 105-й элемент – дубний, в честь города Дубны, 114-й – флеровий, в честь Лаборатории ядерных реакций и ее основателя Георгия Николаевича Флерова, 116-й – ливерморий, в честь города в Америке (места нахождения национальной лаборатории, совместно с которой проводились эксперименты по синтезу сверхтяжелых).

Обсуждается (для 115-го) название «московий». Важно понимать, что это в честь Московии как исторической русской древней территории. Сейчас на ней находятся Москва и Московская область, но речь не об административных единицах, а о земле Московии – той местности, в которой мы живем.

По двум другим элементам предложений пока не было, но мы должны отдать дань нашим коллегам-американцам, они внесли свой вклад. Знаете, в современном мире вообще так устроено: надо взять всё лучшее, что есть – и тогда можно чего-то достичь. Поэтому мы взяли самый мощный в мире реактор, который работает в Окридже, и самый мощный ускоритель, который работает в Дубне – и это дало такой мощный симбиоз. Вот такое сотрудничество, когда одно без второго не даст ничего, когда обе стороны являются фундаментами, – это и есть настоящее сотрудничество. У нас оно и дальше будет продолжаться. Вот сейчас у нас (в циклотроне) стоит американская мишень, на пучке облучается. И новые элементы – это наш общий результат, хотя эксперименты делаются в Дубне.

Что касается названия третьего из элементов, надо подумать – у нас есть на это время. Но, вообще говоря, мы будем следовать традиции. А по традиции принято называть элементы либо в честь планет (Плутон, Нептун, Уран), либо в честь великих ученых (Кюри, Ферми, Менделеев), либо в честь мест, где произошло их открытие (в честь немецкой земли Гессен получил название 108-й элемент, хассий). Этот вариант мне нравится больше всего, потому что когда пишешь статью по результатам эксперимента, количество авторов ограничено, хотя участвует в нем множество людей. И если элемент назван в честь места, где он открыт, все себя чувствуют упомянутыми в этом названии. Вот когда был объявлен наш приоритет по элементам 114 и 116, я предложил выписать одинаковые премии всем сотрудникам лаборатории – от директора до уборщиц, потому что все участвовали. По большому счету надо вспомнить и всех, кто работал в лаборатории раньше, ведь труд каждого здесь остался. И когда мы называем элемент в честь нашей земли, я считаю такой подход – гуманный и правильный. Не будем отходить от этой традиции.