Реклама

Дискуссии о приоритете

в открытии трансурановых элементов

 

Трансурановые элементы, начиная с элемента №93 (нептуний) и заканчивая элементом №101 (менделевий) были открыты американцами, и американские первооткрыватели давали названия этим элементам сразу же после их открытия, так же, как и всем открывавшимся до этого элементам, которые до этого находились в природе.

Однако начиная с 1960-х годов лидерские позиции в области синтеза новых элементов перешли к Лаборатории ядерных реакций в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ). Между лабораториями сразу же возникли дискуссии о приоритете открытия: американцы не признавали названий, данных советскими первооткрывателями, и давали этим элементам свои названия. Впоследствии в борьбу за поиск новых элементов включились новые игроки: с начала 1980-х годов – Институт тяжелых ионов (GSI) в Дармштадте (Германия), с конца 1990-х годов – лаборатория RIKEN в Японии. Каждая из них претендует на лидерство и на свое право давать названия вновь открытым элементам. Более того, буквально по каждому их элементов от 102 до 113,  а также по элементам 115 и 118 идут дискуссии – кто первым открыл их? (только по элементу с номером 114 – центру «острова относительной стабильности» - приоритет Дубны остается неоспорим).

Всё началось с элемента номер 102. В 1957 г. сотрудники Нобелевского института (Стокгольм) поспешили объявить об открытии элемента номер 102, которому они предложили дать название “нобелий” (No). Однако эксперименты, проведенные в СССР и США, не подтвердили это открытие. Впервые изотопы 251-256 элемента 102 были получены в СССР в 1963-1967 гг. группой Г. Н. Флёрова, которая предложила назвать этот элемент “жолиотий” (Jl) в честь известного физика Жолио-Кюри.

В 1961 г. группа Гиорсо из Беркли поспешила объявить об открытии элемента номер 103, который они предложили назвать “лоуренсием” (Lr). Однако американцы не смогли даже сказать, какой изотоп они получили – 257 или 258, не говоря уже об идентификации его свойств. Синтез элемента номер 103 и установление его свойств было произведено сотрудниками Г. Н. Флёрова в Дубне в 1965-1967 гг. В конечном итоге американцы в журнале “The Physical Review” (август 1971 г.) были вынуждены признать, что “элемент номер 103 впервые был синтезирован в Дубне”. Советские первооткрыватели предложили назвать этот элемент резерфордием (Rf) в честь создателя ядерной модели атома Э. Резерфорда.

Впоследствии американцы пытались оспаривать советский приоритет в открытии элементов номер 104 (курчатовий) и 105 (нильсборий). Элементу номер 104 они пытались дать название «резерфордий», а элемент номер 105 они упорно называли «ганий» в честь О.Гана, несмотря на то, что был документально доказан факт участия О.Гана в работах по созданию атомной бомбы для Гитлера. Название же «курчатовий» не устраивало американцев (по их версии) потому, что «элементы рекомендуется называть именами ученых, а Курчатов – это не ученый, а менеджер, организатор атомной отрасли» (хотя на самом деле Курчатов руководил именно научной стороной советского Атомного проекта, а его организатором был не кто иной как Л.П.Берия.).

Элемент номер 106 был открыт в СССР, советский приоритет зафиксирован документально (см. ежегодник БСЭ, 1976 год). Однако американцы заявляют о непризнании советского приоритета и о том, что этот элемент открыли они.

Элементы с номерами от 107 до 110 были открыты в СССР в 1981-1986 годах. Однако эти результаты оспорены уже Дармштадской лабораторией в Германии.

До 1991 года СССР твердо защищал свои позиции на международной арене, поэтому во всей издаваемой литературе элементы «спорные» элементы были названы теми названиями, которые им дали советские первооткрыватели. Всё изменилось с момента реставрации капитализма. Правительство Гайдара открыто заявило, что новая демократическая Россия не нуждается в фундаментальной науке.

Сотрудники ЛЯР ОИЯИ во главе с Ю.Оганесяном принимают решение за счет оставшихся советских наработок первыми достичь «острова относительной стабильности» с центром – элементом 114. Это им удается: в 1998 году в Дубне открыт 114-й элемент, в 2000 – 116-й, в 2001 – 118-й, в 2003 – 113 и 115-й. Однако для того, чтобы выжить в условиях хронического недофинансирования, институту пришлось залезать в коммерческую деятельность, в том числе и на международном уровне. В таких условиях оказалось уже невозможно твердо отстаивать свою позицию.

Тем временем конкуренты продолжали бесстыдствовать. В 1999 году американцы публично заявили, что они синтезировали элемент №118 раньше, чем Россия. Исследования не подтвердили это утверждение. В 2004 году, после публикации информации о синтезе в Дубне элементов №113 и 115, японцы объявили, что они тоже синтезировали 113-й элемент и даже не постеснялись дать ему название «японий». В Дубне над этим их заявлением посмеялись, но предлагать альтернативного названия не стали.

После открытия в Дубне элемента №118 губернатор Московской области Б.Громов предложил дать этому элементу название «московий» в честь Московской области, где располагается Дубна. Это решение логично: и в США, и в Германии есть элементы, названные и именем страны открытия, и именем региона открытия, и именем города открытия, в России же «региональная ниша» пустует:

 

Страна

Элемент, названный по стране открытия

Элемент, названный по региону открытия

Элемент, названный по городу открытия

США

Америций (№95)

Калифорний (№98)

Берклий (№97)

Германия

Германий (№32)

Хассий (№108)

Дармштадтий (№110)

Россия

Рутений (№44)

?

Дубний (105 или 107?)

 

Однако те, от кого зависело решение этого вопроса, заявление губернатора проигнорировали.

Решения о названиях химических элементов принимает международная организация ЮПАК (IUPACInternational Union of Pure and Applied Chemistry). Предлагаем вашему вниманию перевод материала IUPAC “Наименования новых элементов (рекомендации IUPAC 2002 года)”. Англоязычный текст дан на сайте IUPAC, мы же даем его русский перевод. В начале упомянем, кто входит в комиссию, которая дает названия элементам: это 14 членов комиссии, 5 ассоциированных членов, а также национальные представители. В разные годы эти представители представляли следующие страны (приводим только страны, фамилии опускаем): Австралия, Индия, Словакия, Южная Корея, Швеция, Бразилия, Венгрия, Великобритания, ЮАР, Россия, Турция, Финляндия, Новая Зеландия, Израиль, Япония, еще раз Швеция, Польша, Нидерланды, еще раз ЮАР. Подчеркну, что это не те страны, которые представлены в IUPAC, а те, которые в разные периоды времени были представлены там. Например, Россию в 1994-1997 гг. представлял В. Колотов, сейчас не представляет никто.

Итак, обратимся к тексту:

Предметом статьи является процедура предложения новых названий элементов. После того, как открытие нового элемента установлено объединенной рабочей группой IUPAC-IUPAP2, первооткрывателям предлагается дать вариант названия и символа в отдел неорганической химии IUPAC.…

1. Введение

…В идеале, элемент или соединение должны иметь уникальное название, поскольку разночтения в названиях одного и того же вещества могут приводить к конфузу.

Примером является случай, когда элемент 104 в течение трех десятилетий по вине конкурирующих лабораторий имел два названия – резерфордий и курчатовий. Корень проблемы – в уверенности открывателей, что они единственные, кто может давать название элементу. Однако в соответствии с решением IUPAC 1947 г. первооткрыватели могут лишь предложить IUPAC имя, и только комиссия IUPAC по неорганической номенклатуре после проверки предложенного названия устанавливает, подходит ли оно, и публичного компетентного рассмотрения может дать рекомендации Совету IUPAC. … Если для названий ряда элементов происхождение неясно, то названия других были основаны на свойствах элемента, минерала, в котором он содержался, места или территории открытия, мифологических образов и представлений, названиях астрономических объектов или были названы в честь выдающихся ученых.

2. Существующие рекомендации

Недавние споры по названиям трансфермиевых элементах основывались на трех источниках:

1) приоритете открытия;

2) праве первооткрывателя предложить название;

3) роли комиссии IUPAC по номенклатуре неорганических соединений. Эти основания были впервые изложены в 1947 году”.

В цитируемом документе об этом говорится так:

В 1947 году конференция IUPAC в Лондоне решила, что в будущем названия элементов и все вопросы, связанные с названиями и символами, должны распределяться на объединенных собраниях комиссии по химической номенклатуре и атомным массам. Эти вопросы предварительно согласовываются только с комиссией по атомным массам.

В прошлом было принято, что первооткрыватели новых элементов имеют монопольное право давать им названия. Однако иногда одному и тому же элементу давались два названия, в связи с чем часто бывает трудно решить, какое из них было в действительности дано первым. Более того, названия, которые были даны позже, оказывались более общеупотребительными, чем те, которые были даны первыми, и такие случаи были отмечены в международной таблице атомных масс, поэтому принятие названия такого элемента не может быть основано на приоритете открытия. Приоритет – это только фактор, учитываемый в принятии решения о том, какое название лучше для международного употребления. Это презумпционное право номенклатурной комиссии IUPAC связано в первую очередь с поиском названий для новых элементов, произведенных искусственно”.

Право открывателей предложить названия новых элементов было утверждено в 1990 году:

Элементы с атомными номерами более 103 часто упоминаются в научной литературе, но получают название только после своего открытия. Этим элементам необходимы названия даже до того, как их существование будет установлено, и следовательно IUPAC предложил систематическую номенклатуру и серию трехбуквенных символов для атомов таких элементов.

Существование такой номенклатуры не зачеркивает права первооткрывателей новых элементов предложить IUPAC другие названия после того, как их открытие будет несомненно установлено научным сообществом”.

Приведенные цитаты показывают, что ранее:

- открыватели новых элементов имели право предложить их названия;

- комиссии IUPAC по номенклатуре неорганических соединений было дано предпочтительное право проверять эти названия и совершать публикации и обзоры, чтобы определить их пригодность перед тем, как предложить их Совету IUPAC для реализации;

- приоритет открытия может, но не обязан быть принят во внимание.

Возникает законный вопрос, почему последнее из этих правил всегда срабатывало не в нашу пользу?

Однако продолжим цитирование:

…Выявление приоритета применяется только по отношению к вновь открытым элементам. В случае, если приоритет открытия был изменен, то такой элемент не переименовывается.

3. Выбор названий для новых элементов

Согласно традиции, элементы называют по имени:

- мифологической концепции или символов (включая астрономические объекты);

- минерала или подобного вещества;

- территории или географического объекта;

- свойства элемента;

- имени ученого.

Чтобы избежать конфузов в литературе после выбора окончательного названия элемента его другие, неофициальные названия, если таковые есть, не могут быть использованы для другого элемента.

Пример является случай с элементом 105, для которого неофициально использовалось название “ганий”. После того, как для этого элемента было выбрано название “дубний”, название “ганий” не может быть использовано для какого-либо другого элемента”.

В данном случае мы видим, что ЮПАК нарушает свои же правила: Получается, что никто не имел права переносить название “резерфордий” со 103 элемента на 104, а название “нильсборий” – со 105 на 107.

В конечном итоге ЮПАК на своих конференциях утвердил названия для спорных элементов. Вот таблица, рассказывающая об этой спорной ситуации:

Элемент

Название элемента

Год принятия решения

Предложенное СССР (Россией)

Предложенное конкурентами

Утвержденное ЮПАК

102

Жолиотий

Нобелий

Нобелий

1997

103

Резерфордий

Лоуренсий

Лоуренсий

104

Курчатовий

Резерфордий

Резерфордий

105

Нильсборий

Ганий

Дубний

106

-

Сиборгий

Сиборгий

107

-

Нильсборий

Борий

108

-

Хассий

Хассий

109

-

Мейтнерий

Мейтнерий

110

Беккерелий

Дармштадтий

Дармштадтий

2004

111

-

Рентгений

Рентгений

112

-

Коперниций

Коперниций

2009

114

Дубний или флеровий

-

Флеровий

2011

116

Флеровий или московий

Ливерморий

Ливерморий

 

Предлагаем самим читателям посмотреть, у какой же из сторон больше оснований для того, чтобы считать себя первооткрывателями этих элементов и предлагать им названия. Предлагаем вашему вниманию выдержки из первоисточника – статьи Г. Н. Флёрова “Устойчивость тяжелых ядер и граница периодической системы элементов” (УФН. 1970. Т. 100, вып. 1)

«1. Элемент 102

Впервые надежная информация о свойствах пяти изотопов 102-ro элемента была получена в Дубне в экспериментах, завершенных в 1966 г. В 1967 г. результаты дубненских опытов были воспроизведены и подтверждены в Радиационной лаборатории им. Лоуренса в Беркли.

В связи с тем, что после 1966—1967 гг. появилось несколько статей, авторы которых, излагая историю 102-го элемента, допускают ее произвольное, недостаточно объективное толкование, хотелось бы более подробно рассмотреть исторический аспект этой проблемы.

Прежде всего остановимся на двух аналогичным работах, в которых были получены совершенно различные результаты. Первая из них выполнена в Нобелевском институте физики в Стокгольме в 1957 г. совместно американскими, английскими и шведским физиками, а вторая - в Радиационной лаборатории им. Лоуренса в Беркли в 1958 г. В этих работах была предпринята попытка идентифицировать 102-й элемент, используя метод разделения, основанный на ионообменной хроматографии. Мишени из смеси изотопов кюрия (244Cm — 95%, 245Cm — 4%) облучались пучком ионов 13С. Получавшиеся в ядерных реакциях продукты выбивались из мишени и собирались на сборниках, которые после получасового облучения подвергались химической обработке. Выделенные продукты анализировались в ионизационной камере с целью обнаружения α-активности, связанной с распадом 102-го элемента.

Этим методом была обнаружена α-активность с энергией 8,5±0,1 МэВ и периодом полураспада около 10 мин. Всего было зарегистрировано около 20 событий. Делалось предположение, что это либо изотоп 253102, либо 251102, которые могли получаться в реакциях 244Cm (13С, 4n) 253102 и 244Cm (13C, 6n) 251102.

После пуска линейного ускорителя тяжелых ионов в Беркли в 1953 г. Гиорсо и др. попытались повторить стокгольмские результаты, пользуясь аналогичной методикой. Однако поиски α-активности, о которой сообщалось в первой работе, оказались безуспешными. Ни в одном из опытов, которые велись в течение нескольких месяцев, α-активность с Eα=8,5 МэВ и Т1/2=10 мин не была обнаружена. Результаты опытов, проведенных в Беркли, поставили под сомнение тот факт, что в Стокгольме был получен 102-й элемент. Гиорсо и др. предположили, что α-активность, наблюдавшаяся в стокгольмской работе, могла относиться к легким элементам и была ошибочно приписана 102-му элементу.

Отрицательный результат, полученный в Беркли, естественно, вызвал ответную реакцию авторов первой работы. В 1959 г. они опубликовали статью, в которой отсутствовали какие-либо новые экспериментальные данные, а старым дана несколько иная интерпретация.

Новая интерпретация сводилась к тому, что делалось предположение о принадлежности наблюдавшейся α-активности не 253102 или 251102, а 255102, который мог получиться в реакции 246Cm (13С, 4n) 255102. Забегая несколько вперед, отметим, что измерение периода полураспада изотопа 255102, синтезированного в Дубне в 1966 г., дало значение Т1/2=3 мин; кроме того, энергия α-частиц оказалась равной 8,09, а не 8,5 МэВ. Неудачные попытки идентифицировать 102-й элемент традиционными химическими методами из-за малого времени жизни его изотопов привели исследователей к разработке физических методов идентификации.

Один из них был впервые использован в опытах по получению 102-го элемента в Институте атомной энергии в Москве в 1957—1958 гг. В московских опытах мишени из изотопов плутония 241Рu и 239Рu облучались ускоренными до энергии 100 МэВ ионами кислорода 16О. Атомы отдачи вбивались в алюминиевый сборник, который в течение 1,5—2 с перемещался из зоны облучения на расстояние 2 м, где располагались ядерные фотоэмульсии, служившие детекторами α-частиц. Активация сборника и его нагрев пучком ионов за счет больших удельных потерь на ионизацию существенным образом влияли на качество работы ядерных фотоэмульсий, ухудшая их разрешающую способность.

Основная трудность, с которой пришлось столкнуться экспериментаторам, была связана с возникновением α-радиоактивного фона на примесях свинца и более легких элементов в материалах мишени и сборника. При взаимодействии кислорода со свинцом образуется целая гамма α-активных изотопов в области полония и выше за счет различных реакций. Так в Москве впервые были обнаружены группы α-частиц с энергией 11,65 и 8,87 МэВ, которые обусловлены, как выяснилось несколько позже, распадом изомеров полония 211mPo и 212mPo. Точность измерения энергии α-частиц с помощью ядерных фотоэмульсий не позволяла разрешить ряд других α-групп, о существовании которых теперь хорошо известно. Вопросам фона в московских опытах было уделено очень большое внимание. Для этого были разработаны высокочувствительный активационный метод анализа мишеней и сборников на содержание свинца, а также методы очистки материала мишени от посторонних примесей. Результаты этой работы явились базой для многих последующих экспериментов, проведенных в Дубне.

В работе 1958 г. использовались две плутониевые мишени: первая содержала 180 мкг/см2 241Рu, а вторая - 100 мкг/см2 241Рu. С первой мишенью была проделана серия опытов (40 облучений по три часа каждое), в которых время экспозиции под пучком и около фотопластинки составляло 8 с, а время движения сборника 3 с. В результате этих опытов наблюдались α-частицы с энергией в интервале 8,2—9,0 МэВ, а всего их было зарегистрировано 90. Тщательный активационный анализ показал, что примеси свинца могут обусловить не более 40% всего числа наблюденных α-частиц в этом интервале энергий. Вторая мишень была изготовлена после дополнительной очистки плутония и содержала значительно меньше свинца, чем первая. В результате десяти трехчасовых облучений в том же режиме работы регистрирующего устройства наблюдалось 20 α-частиц в интервале энергий 8,2—9,0 МэВ. Активационный анализ показал, что только четыре из них можно отнести за счет загрязнений мишени свинцом.

Как уже отмечалось, метод определения энергии α-частиц с помощью фотоэмульсии не обладает высокой точностью.

Из сопоставления спектров α-частиц, измеренных с помощью полупроводниковых детекторов и фотоэмульсий при облучении Pb ионами 16О, видно, что многие α-группы не были разрешены в фотоэмульсиях и что энергия основных групп α-частиц несколько завышена. С учетом поправок в энергиях α-частиц α-группа, отнесенная к распаду 102-го элемента, имеет энергию 8,6±0,4 МэВ. Оценки периода полураспада этого изотопа давали значение в интервале 2 с<T1/2<40 с. Авторам не удалось детально изучить функцию возбуждения реакции, приводящей к образованию нового излучателя. Однако при тех значениях энергии ионов 16О, которые использовались в опытах по облучению 241Рu, могли иметь место только два вида испарительных реакций с вылетом либо четырех, либо пяти нейтронов.

В настоящее время мы знаем (об этом - ниже), что изотоп 252102 обладает свойствами, близкими к тем, что наблюдались в московской работе. Очевидно, именно этот изотоп наблюдался в опытах 1957—1958 гг. в ядерной реакции 241Pu (16O, 5n)252102.

Убедительность результатов, полученных Гиорсо и др., в течение шести лет не вызывала сомнений вплоть до тех пор, пока в Дубне в 1964 г. не были начаты опыты с целью проверки результатов берклиевской группы, причем проводились они двумя методами, в которых регистрировался дочерний 250Fm и первичные α-частицы. К удивлению, было обнаружено значительное расхождение с данными Гиорсо и др. о свойствах 254102. Оказалось, что период его полураспада равен 60 с, а не 3 с, энергия α-частиц составляет 8,11, а не 8,3 МэВ.

После этого в Дубне на протяжении 1964—1967 гг. были проведены систематические исследования свойств нескольких изотопов 102-го элемента. Работа велась по трем направлениям:

1) изучение α-распада изотопов с массовыми числами 251—256;

2) изучение спонтанного деления четно-четных изотопов 256102 и 254102;

3) изучение химических свойств элемента 102 с использованием экспрессного метода газовой химии.

Для исследования α-распада использовались два метода: в одном изотопы 102-го элемента детектировались по соответствующим дочерним изотопам фермия, как описывалось выше, в другом изучалось α-излучение ядер-продуктов реакции с помощью полупроводниковых детекторов α-частиц с хорошим энергетическим разрешением; в этом случае вынос продуктов реакции из зоны облучения осуществлялся газовой струей с последующим механическим перемещением сборника к (Si+Au)-детектору. Было изготовлено два варианта аппаратуры: для внешнего пучка ионов и для отклоненного внутреннего пучка 310-cм циклотрона (рис. 1).

В опытах, где регистрировались α-частицы 102-го элемента, использовались мишени из различных изотопов урана, плутония и америция, подвергавшиеся тщательной очистке от примесей Bi, Pb и других элементов. Хорошее разрешение поверхностно-барьерных кремниевых детекторов и высокая стабильность электронной аппаратуры позволяли надежно выделять в α-спектрах линии, обусловленные α-распадом изотопов 102-го элемента даже при наличии некоторого фона за счет незначительных примесей свинца в материале мишени. Таким образом, удалось установить энергии α-распада и времена жизни для шести изотопов, которые оказались существенно отличными от всех ранее опубликованных данных. С другой стороны, следует отметить, что в Дубне наблюдалось хорошее согласие между результатами, полученными с помощью разных методик.

После того как в октябре 1966 г. стали известны результаты опытов по определению радиоактивных характеристик изотопов 252-256102, выполненных в Дубне, берклиевская группа провела контрольные эксперименты и целиком подтвердила данные о свойствах всех пяти изотопов. Дополнительно в Беркли были синтезированы изотопы 251102 и 257102. Аналогичные данные о 251102 независимо получены в 1957 г. и в Дубне.

В табл. 1 просуммированы данные о свойствах известных изотопов 102-го элемента. Для сравнения указаны результаты обеих групп.

Таблица 1

Данные о свойствах известных изотопов 102-го элемента

Массовые числа изотопов

Дубна, 1965-1967 гг.

Беркли, 1966-1967 гг.

Т1/2, с

Еα, МэВ

Т1/2, с

Еα, МэВ

251

0,5–1,0

8,6

0,8±0,3

8,68 (20%)

8,6 (80%)

252

4,5±1,5

8,41

2,3±0,3

8,41 (70%)

(30%)

253

95±10

8,01

105±20

8,01

254

50±10

8,11

55±5

8,10

75±15

255

180±10

8,08

185±20

8,11

256

6±2

8,41

3,2±0,2

8,43

9±3

3,7±0,5

257

-

-

23±2

8,27 (50%)

8,23 (50%)

Таким образом, результаты дубненских экспериментов показали, что в ранних работах по 102-му элементу по разным причинам допущены существенные ошибки. Из табл. 1 видно, что ни один из изотопов с массовыми числами 251—256 не обладает теми свойствами, которые приписывались им авторами первых работ. Так, свойства нечетных изотопов с массовыми числами 251, 253 и 255 ничего общего не имеют с 10-мин активностью (Еα=-8,5 МэВ), наблюдавшейся в стокгольмских опытах 1957 г., авторы которых предложили назвать элемент 102 нобелием. Не подтверждены и американские данные 1961 г. о 255l02 (Т1/2=15 с, Еα=8,2 МэВ) и 1958 г. о 254l02 (Т1/2» 3 с. Е α=8,3 МэВ).

По существу, только в 1970 г. внесена полная ясность в запутанную десятилетнюю историю элемента 102-го элемента.

2. Элемент 103

Не менее драматичной представляется история 103-го элемента. Группа американских ученых в Беркли в течение 1958—1961 гг. делала неоднократные попытки синтезировать 103-й элемент. В 1958 г. мишень из 244Cm и 242Cm облучалась ионами азота 14N. Атомы отдачи, заторможенные в газе, собирались электрическим полем, и α-частицы от распада продуктов реакций детектировались с помощью ядерных фотоэмульсий. В экспериментах наблюдалась слабая α-активность с энергией 9±1 МэВ и T1/2=0,25 с, которая весьма предположительно была приписана изотопу 103. О дальнейших экспериментах, направленных на уточнение этих данных, авторы ничего не сообщали.

В 1960 г. Гиорсо сообщил о попытках синтеза изотопов 103-го элемента с массовыми числами 259 и 260. В этой серии экспериментов мишень из калифорния облучалась ускоренными ионами 11В. Регистрация и идентификация 259103 осуществлялась генетическим методом по фермию-255, образующемуся по цепочке: 259103® 255Md® 255Fm.

Однако экспериментальная методика была несовершенна, а уровень фона слишком высок. Авторы, наблюдая 255Fm на вторичном сборнике в продуктах α-распада, не смогли сделать вывод о свойствах 259103. Эксперименты также не дали определенных результатов и для 260103 по тем же причинам.

И, наконец, в 1961 г. была опубликована работа, в которой сообщалось о синтезе и идентификации 257103 при облучении калифорниевой мишени (249<252) ионами 10В и 11B. В спектре α-частиц, испускаемых продуктами ядерных реакций, была обнаружена групп α-частиц с Еα=8,6 МэВ, отнесенная к распаду изотопа 257103 с Т1/2=8 с.

Основанием для такого вывода послужили следующие факты:

- отсутствие этой активности в продуктах облучения мишеней из РЬ, Bi, 240Pu и 241Am ионами 10В и 11В и мишени из 243Am ионами 12C;

- уменьшение выхода той же активности (Т1/2=8 с, Еα=8,6 МэВ) вдвое при замене бора на 12С;

- устойчивый выход активности в течение нескольких месяцев работы.

Функция возбуждения имела вид очень широкой кривой как с 10В, так и с 11В из-за сложного изотопного состава мишени. Таким образом, по виду функций возбуждения нельзя было сказать, представляют ли они наложение нескольких реакций с испарением нейтронов, приводящих к изотопу 103-го элемента, или же они являются функциями возбуждения каких-либо других реакций.

Эти эксперименты с 1961 г. не повторялись и никаких новых публикаций о данных 1961 г. не было. Появились лишь сообщения, что авторы пересмотрели свои экспериментальные результаты и считают, что, по-видимому, изотоп 103-го элемента, испускающий α-частицы с энергией 8,6 МэВ и Т1/2=8 с, имеет массу не 257, а 258 или 259.

Таким образом, новая интерпретация старых данных 1961 г. сводится к тому, что один из трех изотопов с массовыми числами 257, 258 или 259 распадается путем испускания α-частиц с Т1/2=8 с и Еα=8,6 МэВ. Столь неопределенная идентификация массового числа (а дальше будет видно, что даже она представляется весьма сомнительной) мало что дает для систематики α-распада и для физической идентификации самого 103-го элемента.

Вместе с тем в 1965 г. в Дубне был синтезирован другой изотоп 256103. В 1967 г. там же проводилось более тщательное изучение ядерно-физических свойств этого изотопа, исследовалось химическое поведение его хлоридов. Попытки воспроизвести в Дубне данные по 257103, полученные берклиевской группой в 1961 г., не дали положительного результата. Поэтому целесообразно провести сопоставление и анализ результатов, полученных в различных работах по синтезу 103-го элемента, с целью установления степени их достоверности.

Наиболее тщательно изучен изотоп 103-го элемента с массовым числом 256. Данные дубненской группы были подтверждены в Беркли, где этот изотоп был использован для изучения химических свойств (экстракции) 103-го элемента.

В работе 1965 г. изотоп 256103 был синтезирован при облучении мишени из 243Am ионами 18О на внутреннем пучке 310-см циклотрона Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ). Регистрация и идентификация изотопа 256103 проводилась генетическим методом по изотопу 252Fm — продукту его радиоактивного распада. Методика “двойной отдачи” позволяла обнаружить в продуктах распада фермий независимо от типа распада материнского изотопа:

256103® 252Md® 252Fm; 256103® 256102® 252Fm.

Фермий как продукт радиоактивного распада выделялся химически с помощью ионообменных методов и идентифицировался по Еα и Т1/2. Было показано, что на вторичном сборнике действительно накапливается 252Fm (Еα=7,04 МэВ, Т1/2=25 ч). Кривая зависимости выхода изотопа 252Fm в продуктах распада от энергии ионов 18О имеет типично “испарительный” вид с шириной на полувысоте около 9 МэВ и максимумом при 96 МэВ. Это является дополнительным убедительным доказательством того, что 252Fm появляется как продукт распада 256103, образующегося в результате реакции “испарения” пяти нейтронов 243Am (18О, 5n) 256103. Измерения периода полураспада 256103 дали результат 45±10 с. Таким образом, с высокой степенью надежности был установлен факт синтеза изотопа 103-го элемента и его массовое число.

В 1967 г. эксперименты по исследованию свойств изотопов 103-го элемента были продолжены. В опытах, выполненных двумя группами на разной аппаратуре, регистрировались непосредственно α-частицы от изотопов 103-го элемента. Использовался метод сбора атомов отдачи из газовой струи и регистрация α-частиц с помощью кремниевых детекторов. Моноизотопная мишень 243Am, как и прежде, облучалась ионами 18О, что позволяло проводить идентификацию продуктов реакций с испарением нейтронов по функциям возбуждения. Большое внимание было уделено очистке мишеней от примесей свинца, чтобы исключить α-радиоактивный фон.

Группы α-частиц с энергиями в диапазоне 8,35—8,6 МэВ связаны с распадом изотопов 103-го элемента с массовыми числами 256 и 257. Из рис. 1 видно, что α-спектр сложный, имеется несколько групп α-частиц. Если интересоваться группой 8,6 МэВ, отнесенной к 257103, то можно условно разделить весь спектр на две части: 8,35α<8,5 МэВ и 8,5<Еα<8,6 МэВ и проследить поведение каждого из этих участков. Оказалось, что временное распределение импульсов, т. е. периоды полураспада для обеих частей практически равны и составляют 35 с.

Кривые выхода α-излучателей для обеих частей спектра, т. е. положение максимумов и форма кривых, хорошо согласуются как с расчетными значениями для реакции 243Am (18О, 5n) 256103, так и с экспериментальными данными для этой реакции, полученными в 1965 г. Все это послужило основанием отнести группу α-частиц с 8,35α<8,50 МэВ к распаду изотопа 256103.

Много усилий в рассматриваемой работе было затрачено на поиски α-активности с Еα=8,6 МэВ и T1/2=8±2 с, отнесенной берклиевской группой 1961 г. к изотопу 257103. Эксперименты проводились при энергии ионов 18О от 90 до 96 МэВ, т. е. в области, где должен находиться максимум сечения реакции 243Am (18О, 4n) 257103. Группа α-частиц с Еα=8,6 МэВ и T1/2=8 с не наблюдалась. Верхняя граница сечения образования этой активности при энергии 18О, равной 91 MэВ, составила 2•10-33 см2, что сильно отличается в меньшую сторону от ожидаемой величины на основе суммы всех экспериментальных данных по сечениям (HI, xn)-реакций. С α-распадом изотопа 257103 можно было связать лишь группу с 8,5α<8,6 MэВ и Т1/2=35 с. Итак, результатом дубненских экспериментов 1965—1967 гг. явилось однозначное доказательство синтеза изотопа 256103. В то же время попытки воспроизвести данные Беркли о 257103 не дали положительного результата.

Остановимся несколько подробнее на новой интерпретации результатов 1961 г. Нам представляется, что она противоречит экспериментальным данным оригинальной работы (α-спектрам и виду функции возбуждения), на основании которых было объявлено об открытии 103-го элемента и предложено его название.

Приведем реакции, с помощью которых возможно образование изотопов элемента 103. Максимальный выход имеют ядерные реакции, вызываемые тяжелыми ионами, сопровождающиеся испарением четырех и пяти нейтронов. Соответствующие ширины кривых составляют 8—10 МэВ. Так как функции возбуждения для активности с Еα=8,6 МэВ в эксперименте были очень широкими, первоначальная интерпретация этого факта представляется наиболее естественной.

Изотоп 259103 при облучении калифорния ионами 10В должен был получаться практически только в реакции 252Cf (10B, 3n): функция возбуждения должна быть узкой (полуширина 10 МэВ}. Однако этого не наблюдалось. Аналогичные соображения можно привести относительно изотопа 258103. С помощью ионов 10В он может получаться в реакциях 252Cf (10B, 4n), 251Cf (10B, 3n). Учитывая, что сечение (3n)-реакции меньше сечения (4n)-реакции и что содержание в мишени 251Cf в четыре раза меньше, чем 252Cf, можно ожидать, что кривая выхода 258103 должна иметь вид, совпадающий с кривой выхода в реакции 252Cf (10B, 4n), т. е. должна быть достаточно узкой.

Кроме того, за счет реакций с испарением четырех-пяти нейтронов на изотопе 250Cf должен был образоваться изотоп 256103 и его α-частицы должны присутствовать в n-спектре. Однако из приведенного в американской работе спектра этого не видно.

Ввиду этого противоречия требуются дополнительные экспериментальные доказательства того, что в 1961 г. в Беркли действительно был синтезирован изотоп 103-го элемента»

Приведем также таблицу, показывающую, как подрывался наш приоритет в открытии новых элементов:

 

Элемент

Как было на самом деле

Как это преподносится с 1991 г.

102

Результаты Нобелевского института от 1957 г. не были подтверждены в СССР и США. Первые изотопы были синтезированы в СССР в 1963-1967 гг., впоследствии американцы их подтвердили

Результаты Нобелевского института признаны законными. Утверждено название “нобелий”, данное этим институтом

103

Синтез был произведен сотрудниками Г. Н. Флёрова в Дубне в 1965-1967 гг., чуть позже был синтезирован в США. Американцы в журнале “The Physical Review” (август 1971 г.) были вынуждены признать, что “элемент номер 103 впервые был синтезирован в Дубне”

Утверждено название “лоуренсий”, данное американцами

104

Элемент был синтезирован в Дубне в 1964 г. Американцы сумели синтезировать 104-й элемент только через несколько лет

IUPAC утверждает, что будто бы “открытие элемента 104 оспаривается Дубной и Беркли”

105

Элемент был синтезирован в Дубне в 1967 г. В Беркли он был синтезирован только через 2 месяца. Советский приоритет зафиксирован документально (см. Ежегодник БСЭ, 1971 г.)

IUPAC утверждает, что будто бы “открытие элемента 105 оспаривается Дубной и Беркли”

106

В начале 1974 г. атомщики Дубны зарегистрировали при такой бомбардировке 50 случаев, указывающих на образование 106-го элемента, который, однако, распадается уже через 10-2 с. Эти 50 атомных ядер образовались по схеме: 208Pb+51Cr=259X.

Немного позднее Гиорсо и Сиборг из лаборатории Лоуренса в Беркли сообщили, что они синтезировали изотоп нового 106-го элемента с массовым числом 263 путем обстрела калифорния-249 ионами кислорода в аппарате Super-HILAC.

Какое имя будет носить новый элемент? Откинув прежние разногласия, группы в Беркли и Дубне, соперничающие в научном соревновании, пришли на этот раз к единому мнению. О названиях говорить еще рано, сказал Оганесян” (из книги К. Хоффмана “Можно ли сделать золото”)

Из заявления IUPAC: “Открытие элемента 106 в Беркли бесспорно, и название, предложенное первооткрывателями – сиборгий – утверждено

107

Элемент синтезирован в Дубне в 1976 г., а в Дармштадте – в 1981 (из книги Г. Н. Флёрова “На пути к сверхэлементам”)

Из заявления IUPAC: “107 элемент открыт совместно Дармштадской и дубненской лабораториями

 

В чем же причина возникших конфликтов вокруг названий новых элементов? Давайте посмотрим, а каким образом вообще все химические элементы получили свои названия.

Если мы сопоставим названия элементов и время их открытия, то по принципам, которые использовались для их названий, все элементы можно четко разделить на три группы:

1) элементы, открытые в период с глубокой древности до середины XVIII века;

2) элементы, открытые с XVIII века по 1957 г.;

3) элементы, открытые с 1957 г. по настоящее время.

Элементы первой группы хотя и имеют официальное название (как правило, латинское), тем не менее в каждом из языков называются по-своему, при этом установить происхождение каждого из названий – как международного (латинского), так и национальных – весьма затруднительно. Всего таких элементов 11 (перечисляются в порядке роста атомного номера): сера, железо, медь, мышьяк, серебро, олово, сурьма, золото, ртуть, свинец и висмут.

Вторая самая многочисленная группа – это те элементы, которые были названы в точном соответствии с изложенными рекомендациями IUPAC и названия которых однозначны, всеми приняты и не оспариваются. Информацию о том, что конкретно означает название каждого из этих элементов, можно найти в таблице, находящейся в интернете по адресу http://element114.narod.ru/Science/table1.pdf.

Элементы 3-й группы (от 102-го и выше) – это те, по названиям которых либо до сих пор идут споры, либо те, давать названия которым не спешат.

Итак, в три разных исторических периода существовало три разных подхода к названиям элементов. Если внимательно посмотреть, то причина возникновения этих подходов – не в головах ученых, а в практической деятельности людей.

Например, те 11 элементов, которые относятся к первой из названных групп, были известны еще в самые древние времена, и каждый из народов, который научился выплавлять, скажем, медь или железо, давал этому металлу свое название. Понятия “химический элемент” в те времена еще не было, и названия этим элементам давались по всем тем лингвистическим законам, по каким давались названия и всем другим вещам. Этом подход изменился на рубеже XVIII–XIX веков, когда в науке утвердилось понятие “химический элемент” и все известные на тот момент вещества были идентифицированы либо как элементы, либо как сложные вещества, состоящие из элементов.

Когда понятие “элемент” было введено в науку, элементы стали открывать, причем в отличие от предыдущей группы сначала открывали, а потом искали практическое применение (скажем, германий и уран ждали практического применения в течение 100 лет после их открытия). Ранее у простых элементов не было своего первооткрывателя: их “открывали” все те, кто использовал в практическом производстве. Теперь же у каждого элемента есть свой первооткрыватель (даже если один элемент открывали два и более разных исследователя, то всегда можно зафиксировать приоритет), значит, был и субъект, правомочный давать название[1].

До 1950-х годов новые элементы именно открывали (сначала в природе, потом в ядерном реакторе). Начиная с менделевия и далее элементы уже не открывают, а производят в ускорителях. Здесь и причина разногласий – по спирали диалектического развития мы вернулись к первому этапу: кто производит вещество, тот и называет его так, как ему удобнее. И старые правила IUPAC, которые были идеальны для названий большинства элементов, теперь приходят в затруднение.

Про синтез новых трансурановых элементов говорят, что это тот самый случай, когда научное открытие можно заранее спланировать. Кто обладает большим научным и экономическим потенциалом, тот и будет иметь право приоритета в открытии и в названии новых элементов.

В материале, посвященном программе синтеза сверхтяжелых элементов (http://element114.narod.ru/Projects/mkf3-2.html), предложен комплекс мероприятий по возвращению России лидирующей роли в этой отрасли. В их числе – проект договора между ОИЯИ и уполномоченным правительственным органом (в качестве такого органа назван Росатом, но вполне могут подойти и профструктуры в будущем Советском государстве), а также меры международного характера – «акционирование» ЮПАК и советско-европейское содружество, направленное на сдерживание влияния США. Фактически, как и в 1940-х годах, ядерная физика становится инструментом политики. Но «чистой науки» не бывает.

 



[1] В связи с этим интересно отметить, что если в России сильны традиции низкопоклонства перед Западом, то в других странах рьяно отстаивают свой приоритет, даже если он весьма сомнителен. Так, например, один из немногих химических элементов, российский приоритет открытия которого никем не оспаривается, это платиновый металл рутений, открытый в 1844 году профессором Санкт-Петербургского университета Клаусом и названный в честь России («Рутениа» - латинское название России). При этом в книге «Шеренга великих химиков», изданной в Польше, утверждается (стр. 37) якобы этот элемент был открыт поляком Е.Снядецким за 40 лет до Клауса. И, несмотря на то, что книга была явно издана во времена социализма, когда ПНР считалась сателлитом СССР – тем не менее элементы 102 и 103 у них – это, несомненно, «нобелий» (открыватель – «институт в Стокгольме») и «Лауренций», а элементов 104 и 105 как бы и не существует вообще, хотя выпущена была книга, судя по содержанию, не раньше 1974 года, т.е. когда эти элементы были уже давно открыты.

Hosted by uCoz