Реклама
Стулья интернет магазин недорого на http://стулья.сайт.

На пути к «острову стабильности» - ситуация на начало 2007 года

 

О значении исследования сверхтяжелых элементов для решения энергетических проблем человечества, а также о возникающих при этом проблемах, мы в течение 2004-2005 годов писали неоднократно: см, например, материалы, расположенные по адресам:

 

http://mgo-rksmb.narod.ru/Education/chem2-59.html  

http://mgo-rksmb.narod.ru/Education/chem2-58.html

http://element114.narod.ru/dubna-questions.html

http://element114.narod.ru/Projects/monblan.html

 

В начале 2007 года на официальном сайте Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР) ООбъединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, которая и является мировым лидером в исследовании сверхтяжелых элементов, появился ряд материалов, связанных с этим вопросом – как новых, касающихся планов ОИЯИ на предстоящий год, так и датированных более старыми датами, но также проливающими свет на ряд интересных вопросов.

Можно отметить, что по сравнению со временами написания вышеуказанных материалов наблюдаются заметные позитивные подвижки на пути к реализации ранее высказывавшихся нами предложений:

1. в плане работ ЛЯР ОИЯИ впервые намечен прорыв в следующий, 8-й период таблицы Менделеева: «Изучение реакции полного слияния 58Fe + 244Pu, приводящей к образованию изотопов элемента с Z=120». Помимо понятного научного значения этого открытия, когда оно состоится, станет тот факт, что более «легкие» элементы тира 114-го уже переходят из области чисто фундаментальной в область прикладную.

2. в плане значится также «Изучение симметричной ядерной реакции 136Xe + 136Xe, приводящей к образованию изотопов хассия (Z=108)». Эта реакция – важный шаг на пути к «симметричной» реакции 238U + 238U, которая способна привести к получению долгоживущих (до сотен миллионов лет) изотопов 114-го элемента. До недавних пор сотрудники ОИЯИ относились к этой реакции скептически как к чему-то заведомо неосуществимому.

3. в качестве стратегической цели (в том числе по линии проекта DRIBs) ставится задача максимального увеличения плотности потока частиц, что является принципиально важным в получении сверхтяжелых элементов:

«Развитие циклотронного комплекса Лаборатории У400М, У400 для получения интенсивных пучков ионов ускоренных до энергий 100 МэВ/н.
Модернизация циклотрона У400М с целью получения пучков ионов с энергиями 615 МэВ/А.
Модернизация циклотрона У400 с целью улучшения качества пучков и снижения энергопотребления. Ожидаемые результаты по завершении этапов темы или проектов:

- Усовершенствование комплексов У400М и У400 для получения пучков ускоренных ионов с энергией от 3 до 100 МэВ/нукл.

- Разработка и усовершенствование ускорителей для получения интенсивных пучков экзотических легких ядер.

Ожидаемые результаты по этапам темы или проектам в текущем году:

- Получение ускоренных пучков ионов из газообразных и твердых веществ из источников ЭЦР-типа. Повышение эффективности внешней инжекции в циклотроны У400 и У400М.

- Получение интенсивных пучков ионов Fe на циклотроне У400.

-Получение на У400 интенсивных пучков Xe с энергией 5-6 МэВ/А.

- Модернизация циклотрона У400М для получения пучков ионов с энергиями 6

![endif]-->15 МэВ/А.

- Комплектация оборудования для реконструкции циклотрона У400 с целью повышения эффективности и снижения энергозатрат».

В другой статье на ту же тему говорится:

«Идея DRIBs - получить радиоактивный пучок, который в тысячу раз был бы интенсивнее, чем у имеющихся на сегодня аналогов, - рассказывает научный руководитель Лаборатории ядерных реакций, член-корреспондент РАН Юрий Оганесян».

4. В той же статье приводятся следующие слова Ю.Оганесяна: «В 2000 году нами уже был получен сверхтяжелый изотоп водорода - 5Н. Но, по нашим расчетам, при использовании физической мишени, сделанной из трития, мы сможем получить экзотический сверхтяжелый изотоп водорода - 7Н. Мало того, есть предположение, что водород-7 должен быть стабилен. То есть мы получим вещество, которое сейчас встречается только в нейтронных звездах». Если это предположение подтвердится, то такой водород-7 можно будет использовать для резкого увеличения числа нейтронов в производимых сейчас изотопах сверхтяжелых элементов.

5. В статье сотрудника ЛЯР ОИЯИ В.А.Щеголева «Открытие трансурановых элементов» для сборника, посвященного 135-летию Политехнического музея впервые прямо сказано о возможности практического использования сверхтяжелых элементов в энергетике:

«Достигнутый успех породил и новые замыслы освоения открытой terra incognito. Прежде всего, хотелось бы получать ядра сверхтяжелых элементов (СТЭ) в больших количествах. Конечно, сам факт открытия нового элемента всего по двум наблюденным атомам впечатляет, но для более полного изучения требуется значительно большее количество. Оказалось, что для этого есть резервы, а именно в дальнейшем совершенствовании экспериментальной аппаратуры, в частности в увеличении ее эффективности. Еще один резерв - в получении на ускорителе пучков ионов с возможно большим избытком нейтронов в ядре. Среди естественных стабильных изотопов кальций-48 по этому параметру является чемпионом (избыток нейтронов над протонами N-2Z=8), но для наших экспериментов требуется еще большая величина N-2Z. Поэтому нужно переходить к ускорению радиоактивных ядер, которые получаются при делении урана (осколки деления). Среди них олово-132 (N-2Z=32) представляется наиболее перспективным. Задача ускорения таких ядер является технически очень сложной, но выполнимой. На ее решение направлен реализуемый в настоящее время проект DRIBs.

          Возникли и новые идеи относительно свойств СТЭ, которые следует проверить экспериментально. Образно говоря, попав на остров стабильности, мы еще не добрались до его вершины. Пока мы только на "отроге" этой вершины. Но и это может многое сказать. Сейчас теория предсказывает время жизни для ядер СТЭ, находящихся на вершине, в десятки тысяч, а то и миллионов лет. Но не исключено, что с внесением поправок эти времена жизни возрастут до сотни миллионов лет. … Уже сейчас можно определенно сказать, что СТЭ представляют собой очень компактный источник энергии».

Эти слова интересны еще и потому, что до недавних пор сотрудники ЛЯР ОИЯИ, включая и самого В.А.Щеголева, не хотели говорить о возможностях практического использования сверхтяжелых элементов, рассматривая их как сугубо фундаментальное направление.

 

Однако, несмотря на положительные подвижки, остаются и серьезные тормозящие факторы. Так, в той же статье В.А.Щеголева, а равно и в плане работ, продолжается линия на попытки поиска сверхтяжелых элементов в природе. «Проведение экспериментов по поиску редких событий спонтанного деления в осмиевых образцах», - говорится в плане работы. Хотя неэффективность этого пути уже была показана нами в одном из указанных выше материалов. Очередной большой эксперимент по поиску сверхтяжелых элементов именно в осмиевых породах начался еще в 2004 году, и, по имеющейся на настоящий момент информации, пока не привел к результату.

Кроме того, в тех же самых материалах поддерживается старый курс на безоговорочное признание дискриминационных для нашей страны решений ЮПАК от 1997 года о названиях элементов.

Подводя итоги, можно сказать, что в научной области сотрудники ЛЯР ОИЯИ движутся в правильном направлении, однако, чтобы эти работы имели успех, необходимо решение известных политических проблем. Когда произойдут прогрессивные политические изменения – тогда и результаты работы ЛЯР ОИЯИ займут достойное место в реализации предлагаемой нами научной программы.

 

- подходят по всем нашим предложениям:

      - увеличение плотности потока частиц

      - симметричная реакция

      - СТЭ как источник энергии

    - неправильные взгляды:

      - названия элементов

      - курс на поиск в природе

    - выводы:

      - необх. политического решения вопроса

      - а вообще нужно налаживать отношения

 

Создание ускорительного комплекса радиоактивных пучков
(проект DRIBs)

Руководитель проекта:   

Гульбекян Г.Г.

Научный руководитель проекта:  

Оганесян Ю.Ц.

 

Ожидаемые результаты по завершении этапов проекта:

Ускорение на циклотроне У400 радиоактивных ядер, получение монохроматических пучков ядер А=4-30 с энергией Е=1-18 МэВ/A.

Ожидаемые результаты по этапам проекта в текущем году:

Оптимизация производящей мишени и ионного источника легких радиоактивных ядер на пучках циклотрона У400М.

Ускорение ионов 6He в циклотроне У400.

Оптимизация систем транспорта ускоренных ионов к экспериментальным установкам.

Моделирование процессов в мишени для получения осколков деления. Разработка и испытания рабочих вариантов узлов мишени и сепаратора.

Синтез новых ядер, исследование свойств ядер и механизмов реакций под действием тяжелых ионов

Руководитель темы:   

Иткис М.Г.

Научный руководитель темы:   

Оганесян Ю.Ц.


Участвующие страны и международные организации:

Армения, Белоруссия, Бельгия, Болгария, Великобритания, Вьетнам, Германия, Италия, Казахстан, Китай, Монголия, ОИЯИ, Польша, Республика Корея, Россия, Румыния, США, Сербия, Словакия, Словения, Узбекистан, Украина, Финляндия, Франция, Чехия, Швейцария, Япония.

Изучаемая проблема и основная цель исследований:

Синтез, исследование физических и химических свойств новых элементов. Изучение свойств ядер на границе нуклонной стабильности. Экспериментальное и теоретическое исследование механизмов ядерных взаимодействий и распада составных ядерных систем. Исследование характеристик слияния и деления ядер. Ядерная и лазерная спектроскопия тяжелых изотопов.

Ожидаемые результаты по завершении этапов темы или проектов:

Синтез сверхтяжелых элементов с Z=110120. Получение данных о химических свойствах тяжелых элементов с Z=100114. Изучение характеристик спонтанного и вынужденного деления тяжелых ядер. -, -, - и лазерная спектроскопия тяжелых изотопов. Получение информации о свойствах ядер, лежащих на границе нуклонной стабильности. Теоретические исследования механизмов ядерных реакций с участием стабильных и радиоактивных ядер.

Ожидаемые результаты по этапам темы или проектам в текущем году:

Изучение реакции полного слияния 58Fe + 244Pu, приводящей к образованию изотопов элемента с Z=120 на газонаполненном сепараторе с чувствительностью 0,5 пб.

Проведение экспериментов по химическому выделению и идентификации элементов с Z=112 и 114, образующихся в реакции 48Ca + 244Pu с помощью криодетекторной системы.
Проведение экспериментов по поиску редких событий спонтанного деления в осмиевых образцах.

Проведение с использованием спектрометра "DEMON" и триггера осколков деления "КОРСЕТ" измерений массовых, угловых и энергетических распределений осколков квазиделения и деления в совпадении с нейтронами и -квантами в реакциях 58Fe с актинидными мишенями.

-, -, -спектроскопия тяжелых изотопов образующихся в асимметричных реакциях на установке "ВАСИЛИСА" + "GABRIELA".
Разработка сепаратора на пучках У400М для спектроскопических исследований тяжелых изотопов.

Изучение симметричной ядерной реакции 136Xe + 136Xe, приводящей к образованию изотопов хассия (Z=108).

Создание квадрупольной фокусирующей системы для формирования пучков радиоактивных ядер на сепараторе "КОМБАС".

Изучение протонного гало в 16,17Ne. Исследование резонансной структуры 10He в реакции 8He + T на установке "АКУЛИНА".

Исследование экзотических мод спонтанного и вынужденного деления тяжелых ядер на модернизированной установке "ФОБОС".

Изучение подбарьерного слияния и реакций передачи 6He и 6Li c помощью мультидетекторных спектрометров. Изучение упругого и неупругого рассеяния 6He c помощью детекторов гамма-квантов и нейтронов.
Измерения зарядовых радиусов и квадрупольных моментов ядер изотопов актинидов методами лазерной спектроскопии.

Измерение масс продуктов реакции 48Ca + 243Am после химического разделения с использованием сепаратора MASHA.

Теоретические исследования механизмов ядерных реакций с участием тяжелых ионов.

Создание и поддержка ядерно-физической базы знаний, функционирующей в сети Интернет.

 

 

Изучаемая проблема и основная цель исследований:

Развитие циклотронного комплекса Лаборатории У400М, У400 для получения интенсивных пучков ионов ускоренных до энергий 100 МэВ/н.
Модернизация циклотрона У400М с целью получения пучков ионов с энергиями 615 МэВ/А.
Модернизация циклотрона У400 с целью улучшения качества пучков и снижения энергопотребления.

Ожидаемые результаты по завершении этапов темы или проектов:

Усовершенствование комплексов У400М и У400 для получения пучков ускоренных ионов с энергией от 3 до 100 МэВ/нукл.

Разработка и усовершенствование ускорителей для получения интенсивных пучков экзотических легких ядер.

Ожидаемые результаты по этапам темы или проектам в текущем году:

Получение ускоренных пучков ионов из газообразных и твердых веществ из источников ЭЦР-типа. Повышение эффективности внешней инжекции в циклотроны У400 и У400М.

Получение интенсивных пучков ионов Fe на циклотроне У400.

Получение на У400 интенсивных пучков Xe с энергией 5-6 МэВ/А.

Модернизация циклотрона У400М для получения пучков ионов с энергиями 615 МэВ/А.

Комплектация оборудования для реконструкции циклотрона У400 с целью повышения эффективности и снижения энергозатрат.

 

 

Из статьи В.А.Щеголева «ОТКРЫТИЕ ТРАНСУРАНОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ» для сборника, посвященного 135-летию Политехнического музея

 

«Итогом этих 40-летних исследований явился синтез новых элементов с атомными номерами Z=102-116. На этом пути были испробованы самые разнообразные экспериментальные подходы, проверены многочисленные гипотезы и предположения. Следует сказать, что в исследованиях по синтезу новых элементов как бы фокусируются научно-технические достижения стран, они являются индикатором их общего развития и потому являются также предметом национального престижа. Названия, присвоенные новым химическим элементам, увековечиваются в Периодической Таблице Д.И.Менделеева, являющейся в некотором роде концентратом человеческого Знания о Природе. Этим объясняется имевшая место активная полемика при определении приоритетов открытия между создателями новых элементов. Оставляя за рамками этой статьи историю каждого открытия, остановимся на конечных результатах. В 1997 году Конгресс Международного Союза чистой и прикладной химии официально утвердил названия элементов со 102-го по 109-ый:

102 нобелий
103 лоуренсий
104 резерфордий
105 дубний
106 сиборгий
107 борий
106 ганий
109 мейтнерий

          Открытые в последние годы элементы 110-116 еще ждут своих названий. В своем решении Конгресс исходил из установившегося ранее правила присваивать названия новым элементам в честь выдающихся деятелей науки и географических мест, где находятся научные центры, внесшие выдающийся вклад в развитие естественных наук. Присвоение 105-му элементу названия "Дубний" в честь подмосковного города Дубны, где располагается Лаборатория ядерных реакций им.Г.Н.Флерова, явилось признанием заслуг в развитии ядерной физики не только нашей Лаборатории, но и Объединенного института ядерных исследований и российской атомной науки в целом.»

 

оттуда же:

 

«Достигнутый успех породил и новые замыслы освоения открытой terra incognito. Прежде всего, хотелось бы получать ядра сверхтяжелых элементов (СТЭ) в больших количествах. Конечно, сам факт открытия нового элемента всего по двум наблюденным атомам впечатляет, но для более полного изучения требуется значительно большее количество. Оказалось, что для этого есть резервы, а именно в дальнейшем совершенствовании экспериментальной аппаратуры, в частности в увеличении ее эффективности. В настоящее время в Лаборатории осуществляется проект MASHA с созданием высокоэффективного масс-сепаратора с высоким разрешением. С вводом его в действие мы рассчитываем получать уже десятки атомов СТЭ и исследовать их свойства более широко. Еще один резерв - в получении на ускорителе пучков ионов с возможно большим избытком нейтронов в ядре. Среди естественных стабильных изотопов кальций-48 по этому параметру является чемпионом (избыток нейтронов над протонами N-2Z=8), но для наших экспериментов требуется еще большая величина N-2Z. Поэтому нужно переходить к ускорению радиоактивных ядер, которые получаются при делении урана (осколки деления). Среди них олово-132 (N-2Z=32) представляется наиболее перспективным. Задача ускорения таких ядер является технически очень сложной, но выполнимой. На ее решение направлен реализуемый в настоящее время проект DRIBs, в котором в единый комплекс объединяются сразу три ускорителя, разнесенных друг от друга на сотни метров. В январе 2002г. была успешно осуществлена первая стадия этого проекта.

          Возникли и новые идеи относительно свойств СТЭ, которые следует проверить экспериментально. Образно говоря, попав на остров стабильности, мы еще не добрались до его вершины. Пока мы только на "отроге" этой вершины. Но и это может многое сказать. Ясно, что современная теория должна быть пересмотрена с учетом полученных экспериментальных данных. Сейчас теория предсказывает время жизни для ядер СТЭ, находящихся на вершине, в десятки тысяч, а то и миллионов лет. Но не исключено, что с внесением поправок эти времена жизни возрастут до сотни миллионов лет. И тогда будет иметь смысл искать СТЭ в недрах Земли. То, что они до сих пор не были обнаружены, можно объяснить, с одной стороны, их малым содержанием, которое оценивается как 10-16 грамм на грамм руды, а с другой стороны, неопределенностью химических свойств этих элементов. Периодический закон Д.И.Менделеева предсказывает, что, например, химическим аналогом 112-го элемента является ртуть. Но так ли это на самом деле? Есть основания предполагать, что не совсем так. При столь большом числе протонов в составе ядер СТЭ могут включиться релятивистские эффекты, которые могут существенно повлиять на энергетические состояния электронов в этих атомах и, соответственно, на химические свойства. Эти предположения требуют экспериментальной проверки. Если же предположения о возможном существовании СТЭ в природных образцах подтвердятся, то можно будет ставить вопрос об их добыче. Уже сейчас можно определенно сказать, что СТЭ представляют собой очень компактный источник энергии.»

 

Из статьи «Нейтронные звезды делают в Дубне» (на сайт – отдельно – http://element114.narod.ru/neutronstars.html)

 

«"Идея DRIBs - получить радиоактивный пучок, который в тысячу раз был бы интенсивнее, чем у имеющихся на сегодня аналогов, - рассказывает научный руководитель Лаборатории ядерных реакций, член-корреспондент РАН Юрий Оганесян. - Для этого необходимо иметь два ускорителя: на первом нарабатываются необходимые изотопы, затем они отделяются от других продуктов реакции и направляются на второй ускоритель, где, собственно, и может происходить рождение нейтронной материи".»

 

«"В 2000 году нами уже был получен сверхтяжелый изотоп водорода - 5Н, - подчеркивает научный руководитель ЛЯРа Юрий Оганесян. - Это само по себе серьезное достижение. Но, по нашим расчетам, при использовании физической мишени, сделанной из трития, мы сможем получить экзотический сверхтяжелый изотоп водорода - 7Н. Мало того, есть предположение, что водород-7 должен быть стабилен. То есть мы получим вещество, которое сейчас встречается только в нейтронных звездах".

Вещество это, надо сказать, совершенно необычное. По оценкам теоретиков, одна чайная ложка нейтронного вещества весит примерно столько же, сколько все автомобили на Земле - миллиарды тонн!

Физики, наверное, в силу некоторой суеверности, побаиваются произносить слово "сенсация". Но на самом деле так оно и есть. Теоретикам еще предстоит объяснить многие нюансы поведения столь экзотической для земных условий формы материи. В частности, может оказаться, что водород-7 обладает бета-распадом. Это уже прямое подтверждение существования нейтронной материи»

Hosted by uCoz