Это материал из гида Атомы науки, приуроченного к 75-летию атомной
промышленности. Партнер гида Росатом.Что это?Карта нуклидов, на
которой отмечены ядра с большим массовым числом. Гипотетическая
область, в которой располагаются долгоживущие сверхтяжелые ядра (с
числом протонов, равным 100 или больше), называется островом
стабильности.Ядро атома состоит из плотно упакованных протонов и
нейтронов, удерживаемых вместе мощными ядерными силами взаимного
притяжения сильным взаимодействием. В современной физике протон и
нейтрон рассматриваются как два разных состояния одной частицы,
называемой нуклоном. Если соотношение нуклонов в ядре недостаточно
сбалансированно, то его неизбежно ждет распад. Этот факт
объясняется оболочечной моделью ядра, согласно которой нуклоны в
ядре располагаются по оболочкам, причем на каждой из них может
находиться лишь определенное число нуклонов. Ядра атомов,
обладающие полностью заполненными нуклонными оболочками, имеют
повышенную устойчивость.Числа нейтронов или протонов,
соответствующие заполненным оболочкам, были названы магическими.
Числа 2, 8, 20, 50, 82, 126 являются магическими для протонов и
нейтронов, 28 только для нейтронов, а 114 для протонов. Повышенная
стабильность наблюдается у ядер с N = 14, 40, 64 и у ряда других,
из-за чего эти числа иногда называют полумагическими.Долгое время
существование сверхтяжелых ядер, способных прожить дольше
нескольких секунд или даже миллисекунд, ставилось под сомнение.
Однако на основе оболочечной теории строения ядра была
сформулирована гипотеза о существовании острова стабильности. Если
суметь синтезировать ядра с наиболее гармоничным числом протонов и
нейтронов, это сможет значительным образом продлить жизнь
изотопов.Одним из первых предсказанных идеальных сочетаний для
сверхтяжелых элементов стал набор из 114 протонов и 184 нейтронов.
Со временем эта гипотеза подтвердилась: 114 протонам соответствует
элемент флеровий, и его изотоп флеровий-289 смог прожить целых 1,9
секунды это больше по сравнению с изотопами, у которых было меньшее
количество нейтронов: они жили не дольше 0,6 секунды. Можно
предположить, что при увеличении числа нейтронов время жизни других
нуклидов тоже будет расти. В этой связи интерес также представляет
пока еще не открытый 126-й элемент, поскольку как число протонов
(126), так и возможное число нейтронов (184) в нем будут
соответствовать критерию заполнения электронных оболочек.Чем это
интересно для науки?Сегодня ядерные физики заняты поиском способов
добраться до острова стабильности. Элементы со 112-го до 118-й, от
нихония до оганесона, были получены методом горячего слияния: с
помощью ускорителя частиц ионы кальция-48 сталкивали с мишенью,
изготовленной из урана, нептуния, плутония, америция и кюрия, и в
результате столкновения синтезировалось сверхтяжелое ядро. Однако
текущий уровень развития технологий не позволяет этим же способом
создавать еще более тяжелые элементы. И поэтому перед учеными стоит
задача создания более мощного оборудования и поиска подходящих для
синтеза новых элементов нуклидов.Почему это важно знать?Обнаружение
острова стабильности будет иметь очень высокую теоретическую
ценность, поскольку наличие долгоживущих сверхтяжелых элементов
позволит дополнить существующие модели атомных ядер. Это открытие
будет иметь также и перспективы практического применения.
Сверхтяжелые элементы можно будет использовать для медицинских
целей и в качестве миниатюрных источников питания РИТЭГов и ядерных
батареек.
