Группа исследователей из Швеции стала второй в мире, которой удалось наблюдать элемент № 115 (унунпептий, ununpeptium, стопятнадцатый – лат.), время жизни которого составляет всего лишь 160 миллисекунд и первой группой исследователей, которой удалось получить его рентгеновские «отпечатки пальцев».

В ходе трехнедельного эксперимента в ноябре 2012 года в Центре по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца в Дармштадте (Германия) исследователи, которыми руководил профессор Университета Лунда Дирк Рудольф (Dirk Rudolph), наблюдали 30 случаев радиоактивного распада ядер, полученных при бомбардировке изотопов америция-243 ионами кальция-48. Рудольф отмечает, что первое событие распада наблюдалось уже через 24 часа после начала работ, что было приятной неожиданностью для шведских физиков-ядерщиков, которые не надеялись на успех так быстро.



120-метровый линейный ускоритель тяжёлых ионов UNILAC разгонял ионы кальция для получения кандидатов на роль ядра элемента №115(Фото: © Gaby Otto/GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research)

Эксперименты, в результате которых были получены кандидаты на роль элементов с номерами от 113 до 118 проводятся уже ни одно десятилетие. Возглавляют эту гонку исследователи из Объединенного Института ядерных исследований в Дубне (ОИЯИ) и Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL) в Калифорнии. Исследователи из этих научных центров в 2004 году заявили, что в результате совместной исследовательской работы они синтезировали элемент с атомным номером 115.

В прошлом году группы из ОИЯИ и LLNL назвали синтезированные ими элементы с номерами 114 и 116 флеровием (Fl, flerovium) и ливерморием (Lv, livermorium) – в честь Георгия Николаевича Флерова, основателя ОИЯИ и лаборатории LLNL соответственно. Для того, чтобы отдать в руки исследователей из ОИЯИ и LLNL пальму первенства и в синтезе нестабильных элементов с нечетными атомными номерами, Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) и Международный союз теоретической и прикладной физики (IUPAP) затребовал независимого подтверждения факта синтеза трансфермиевых элементов с нечетными номерами.

Именно группа Рудольфа и должна была подтвердить или опровергнуть выводы российских и американских ученых, сделанные в 2004 году. С помощью 120-метрового линейного ускорителя тяжёлых ионов UNILAC центра по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца исследователи из группы Рудольфа бомбардировали тонкие пленки нестабильного америция пучком ионов 48Ca с интенсивностью почти 1013 ударов в секунду. Рудольф отмечает, что одно слияние ядер кальция-48 и америция, приводящее к образованию ядра элемента №115 происходило один или два раза в день, но чтобы заметить это нужно было найти иголку унунпептия в стогу ионов кальция.

Для решения этой непростой задачи исследователи использовали расположенный в центре по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца трансактиноидный сепаратор и химический аппарат [TransActinide Separator and Chemistry Apparatus (TASCA)], который работает за счет того, что магнитное поле меняет угол полета тяжелых атомных ядер, направляя их на систему кремниевых детекторов. С помощью детекторов исследователи отслеживали цепочки α-распадов, сравнивая их с теоретическими предсказаниями и наблюдениями, проделанными в 2004 году. С помощью детекторов из германия также делались попытки измерить энергии испускаемых фотонов рентгеновского излучения. Исследователям удалось зафиксировать 30 новых типов цепочек альфа-распадов и два образца спектра рентгеновского излучения, которые соответствуют теоретическим предсказаниям, сделанным для элемента 115.

Юрий Цолакович Оганесян (Yuri Tsolakovich Oganessian), научный руководитель лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне, считает, что исследователи из его группы уже доказали существование элемента 115, однако высоко оценивает независимое подтверждение ранее выполненных работ, подчеркивая, что рентгеновские спектры могут снабдить физиков-ядерщиков важной информацией о состоянии возбужденных атомных ядер.