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.

28 ноября Международный союз теоретической и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry - IUPAC) утвердил имена и символы для четырех элементов, открытых в XXI веке. Имен удостоились элементы с порядковыми номерами 113, 115, 117 и 118. Сразу два из названий имеют непосредственное отношение к России. Теперь седьмой период таблицы окончательно заполнен именами.

Седьмой период таблицы Менделеева полностью заполнен, на очереди синтез первых двух элементов восьмого периода - 119-го и 120-го

Согласно правилам IUPAC, с которыми согласились все химики мира, предлагать названия для новых элементов могут только их первооткрыватели. Поэтому название элемента 113 предложили сотрудники японского Института физико-химических исследований RIKEN, в состав которого входит главный японский ускоритель частиц. А названия остальных трех элементов предложили первооткрыватели из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне (Россия) и трех американских исследовательских центров: Окриджской национальной лаборатории (Oak Ridge National Laboratory), Университета Вандербильта (Vanderbilt University) и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory).

Варианты названий обсуждались почти полгода. Многие предложения сопровождались петициями и выступлениями больших научных групп. Например, тот же 113-й элемент в России синтезировали на год раньше, чем в Японии. Однако полученные российским методом атомы 113-го элемента оказалось сложнее идентифицировать, потому что они распадались "как попало". А созданные японцами атомы, обладая меньшей энергией, распадались по небольшому числу механизмов, и продукты распада оказалось легче идентифицировать. Приоритет IUPAC был отдан японцам. Так что большая часть предложений осталась без внимания именно потому, что они высказывались не авторами открытия. В итоге бюро IUPAC присвоило следующие названия и символы:

Nihonium и символ Nh, для элемента 113,

Moscovium и символ Mc, для элемента 115,

Tennessine и символ Ts, для элемента 117,

Oganesson и символ Og, для элемента 118.

Названия элементам даются тоже по определенным правилам. Прежде всего, они отражают роль отдельного ученого или места, в котором расположена научная организация, открывшая элемент. Поэтому элемент 113 получил имя Nihonium. Nihon - английская транскрипция японского слова, означающего "Страна восходящего солнца" - так свою страну называют японцы.

Элемент 115 получил имя Moscovium в честь заслуг ученых Москвы и Московской области, где расположен Объединенный институт ядерных исследований. Именно на ускорителе ОИЯИ синтезировались многие сверхтяжелые элементы, в том числе и 115-й, и 117-й, и 118-й.

Огромную роль в постановке экспериментов по синтезу сверхтяжелых элементов, в поиске островка стабильности и в организации работы сыграл научный руководитель лаборатории ядерных реакций имени Г. Н. Флерова ОИЯИ академик Юрий Оганесян. Все участники эксперимента по синтезу трансактиноидных элементов согласились с тем, что без этого человека и ученого эксперимент поставить бы не удалось. Поэтому элемент 118 и назван Oganesson. Президент IUPAC член-корреспондент РАН, профессор Наталья Тарасова подчеркнула: "Названия новых элементов отражают реалии нашего времени. Универсальность науки подчеркивают места на трех континентах, где были открыты новые элементы учеными из Японии, России и Соединенных Штатов Америки. А ключевая роль человеческого капитала в развитии науки отражена в имени элемента, названного в честь выдающегося ученого Юрия Оганесяна".

Как рассказал сам академик Оганесян, методика получения трансактиноидных элементов основана на реакции ядерного синтеза, в котором участвуют уран и трансурановые элементы, а также редкий изотоп кальция - кальций-48 (содержание в чистом кальции - менее 0,2%). Изотоп выделяют из природного металла специалисты комбината "Электрохимприбор". А мишени из урана, плутония, америция, кюрия, калифорния готовят в Димитровградском НИИ Атомных реакторов, в Ливерморской национальной лаборатории, а также в Национальной лаборатории в Ок-Ридже в США. Ключевые эксперименты по бомбардировке тяжелых мишеней кальцием-48 проводились академиком Оганесяном в ОИЯИ, в лаборатории ядерных реакций имени Флерова. Ускоритель в Дубне работал по 6-7 тысяч часов в год, разгоняя ионы кальция-48 примерно до 0,1 скорости света. При такой скорости ядра кальция могут преодолеть силы кулоновского отталкивания и слиться с ядрами мишеней. Если мишень из урана, например, получается элемент 112. Если плутоний - 114. Берклий-249 - 117 и продукты его распада элементы 115 и 113. А если калифорний - 118.

Согласно периодической системе Менделеева, синтезированные элементы как представители своих групп просто обязаны обладать определенным набором химических свойств. Но проверить эти свойства можно, если только элемент обладает достаточным временем жизни. Например, нихоний относится к группе бора, московий - к группе азота, теннессин - к галогенам, а предсказанный в 1922 году Нильсом Бором оганессон - вообще благородный, хоть и не газ. Согласно расчетам, при нормальных условиях это должно быть твердое вещество. К тому же химически активное, так как связь внешнего уровня электронной оболочки с ядром очень мала.

Седьмой период таблицы Менделеева полностью заполнен, однако исследование новых элементов продолжается. Как сообщил на XX Менделеевском съезде в Екатеринбурге директор лаборатории ядерных реакций имени Флерова ОИЯИ Сергей Дмитриев, сейчас идет подготовка к синтезу первых двух элементов восьмого периода - 119-го и 120-го. Сам эксперимент по синтезу начнется примерно в 2019 году.

Четыре новых химических элемента были официально добавлены в периодическую таблицу Менделеева. Таким образом был завершён её седьмой ряд. Новые элементы — 113, 115, 117 и 118 — были синтезированы искусственно в лабораториях России, США и Японии (то есть в природе их не существует). Однако официального признания открытий, сделанного группой независимых экспертов, пришлось ждать до конца 2015 года: Международный союз теоретической и прикладной химии объявил о пополнении 30 декабря 2015 года.

Все "новые" элементы были синтезированы в лабораторных условиях с помощью более лёгких ядер атомов. Это в старые добрые времена можно было выделить кислород путём сжигания оксида ртути - теперь же учёным приходится тратить годы и использовать массивные ускорители частиц, чтобы обнаружить новые элементы. К тому же, нестабильные агломерации протонов и нейтронов (именно такими предстают перед учёными новые элементы) держатся вместе лишь доли секунды прежде, чем распасться на более мелкие, но более устойчивые "осколки".

Теперь команды, получившие и доказавшие существование новых элементов таблицы, имеют право выдвинуть новые названия для этих элементов, а также два буквенных символа для их обозначения.

Элементы могут быть названы в честь одного из своих химических или физических свойств, а также по названию минерала, топонима или учёного. Также название может основываться на мифологических именах.

В настоящее время элементы носят неблагозвучные рабочие названия - унунтрий (Uut), унунпентий (Uup), унунсептий (Uus) и унуноктий (Uuo) — что соответствует латинским названиям цифр в их номере.

Японские ученые, работающие в физическом центре RIKEN, уверяют, что они подтвердили получение 113 элемента таблицы Менделеева. Впервые команда, которой руководит Косуке Морита, синтезировала тяжелый атом еще в 2004 году. Его ядро содержит 113 протонов и 165 нейтронов.

Годом ранее российским ученым из Объединенного института ядерных исследований в Дубне параллельно с американскими коллегами, работающими в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, получили такой же атом во время эксперимента по синтезу 115 и 117 элементов. Но Международный союз теоретической и прикладной химии не признал этих открытий. Причиной этому было то, что ученые все еще не могут объяснить с точки зрения атомной физики, какие именно процессы происходят в ускорителях во время получения каких-либо новых элементов.

Напомним, что элементы с атомными номерами выше 92 сами по себе не могут существовать в естественной природе. То есть, последним в этом списке идет уран. Элементы до фермия, который имеет атомный номер 100, можно получить только в атомных реакторах. Более тяжелые элементы, имеющие большее количество протонов в ядре, производят только на ускорителях частиц.

Исследователи из Японии с 2003 года предпринимали попытки получить 113 элемент на ускорителе, бомбардируя мишень из висмута-209 пучком ионов цинка-70. Несмотря на бесконечное повторение операции, лишь иногда ядро цинка попадало в ядро висмута. Пока зафиксировать было ли столкновение, невозможно. Судить о том, что оно произошло, можно только по продуктам распада. Успехом считается та ситуация, в которой образовавшееся в столкновении ядро выделяет альфа-частицы, которые улавливаются детектором ускорителя. В том случае, если ученые знают свойства всех продуктов происходящей реакции распада, то по анализу тех частиц, которые выделились, можно сказать, что именно образовалось после бомбардировки цинка висмутом. Лучшим доказательством того, что был получен искомый элемент, является раскрытие всего каскада распадов.

Команде Мориты за девять лет работы удалось зафиксировать сразу три цепочки распада в разные годы. Время жизни ядра 113 элемента составило от 0,3 до 4,9 миллисекунды.

Сейчас весь научный мир с нетерпением ждет, какой именно вердикт вынесут специалисты Международного союза теоретической и прикладной химии: признают они достижение японцев или все же нет. Если «первооткрывателями» элемента признают японцев, а не российских специалистов, то это станет для Японии важным научным достижением. Согласно практике, лаборатория, которая первая подтвердила получение нового элемента, может выбрать ему имя. Это означает, что Морита с коллегами станут первыми в Азии учеными, которые удостоятся такой чести.

Антон Белогородцев

Что им удалось подтвердить получение 113-го элемента таблицы Менделеева.

Всё потому что учёные до сих пор не смогли объяснить (с точки зрения атомной физики), какие процессы происходят в их ускорителях при получении тех или иных элементов.

Японские исследователи с 2003 года пытались получить 113-й элемент на ускорителе в окрестностях Токио, бомбардируя мишень из висмута-209 пучком ионов цинка-70. Несмотря на то что эта операция повторялась 130 триллионов раз, лишь в отдельных случаях ядро цинка, пролетая с со скоростью, равной одной десятой скорости света, попадало в ядро висмута.

Зафиксировать это столкновение напрямую невозможно. Судить о произошедшем можно лишь по продуктам распада (полученный в столкновении атом разделяется на две меньшие части, которые впоследствии также распадаются). Настоящим успехом считается ситуация, когда образовавшееся в столкновении ядро выбрасывает альфа-частицы , которые улавливает детектор ускорителя.

Если учёным известны свойства продуктов происходящей реакции распада, то по анализу выделенных альфа-частиц они могут точно определить, что образовалось после бомбардировки, например, цинка висмутом. Раскрытие всего каскада распадов служит лучшим доказательством получения искомого элемента.

Команда Мориты за 9 лет зафиксировала три цепочки распада ― 23 июля 2004 года, 2 апреля 2005 года и 12 августа 2012 года. Время жизни ядра нового элемента составило от 0,3 до 4,9 миллисекунды. Как сообщается в издании Journal of the Physical Society of Japan, только в последнем случае исследователям удалось достоверно установить цепочку распада по выделенным альфа-частицам.

Теперь весь мир ждёт, какой вердикт вынесут специалисты IUPAC, признают ли они достижение японцев или нет.

Что касается российской группы учёных из подмосковной Дубны, то они в 2003 году сообщили о получении 113-го элемента при бомбардировке америция (атомный номер 95) ядрами кальция. Тогда проводились опыты с целью получения атомов 115-го элемента .

Позже, по утверждению учёных из России, они смогли получить в общей сложности 56 атомов нового элемента с пятью различными массами. Однако до сих пор им не удалось доказать своё право на открытие из-за отсутствия должного объяснения цепочки распада.

Руководитель этих работ Юрий Оганесян считает неэтичным обсуждать тему первенства до решения Международного союза теоретической и прикладной химии, но напоминает, что элементы с номерами и были признаны без демонстрации такой цепочки.

Добавим, что признание "первопроходцами" представителей Страны восходящего солнца, станет для Японии серьёзным научным достижением. Согласно существующей практике, лаборатория, первой подтвердившая получение нового элемента, имеет право выбрать ему имя. А это значит, что Морита и его коллеги могут стать первыми в Азии, кто удостоится такой чести.