Время жизни новых сверхтяжелых элементов не сравнимо не только с вечностью, но даже с длиной человеческой жизни. В 1964 году американские ученые предсказали элементу №104, который они тоже готовились синтезировать, жизнь длиной в сотые доли секунды. Первые опыты показали, что живет он в десять раз дольше – десятые доли секунды. Но и за это время «узнать в лицо» новый сверхтяжелый химический элемент, доказать, что это именно он, и изучить его химические свойства чрезвычайно трудно – нужно либо стать волшебниками, либо проявить чудеса инженерной и научной мысли. Что и сделали в Лаборатории ядерных реакций сотрудники группы Флерова.
Почему трудно «узнать в лицо» новый химический элемент? Во-первых, потому что его никто никогда не видел. Во-вторых, потому что узнают его не глазами, а приборами. В-третьих, потому что узнавать его нужно, выделяя из толпы других ядер, которые образовались в реакции синтеза.
В процессе синтеза химических элементов №102, 103, 104 и 105 ученым удалось эти трудности обойти.
Как узнавали в лицо элемент 104
В ядре 104-го элемента – число протонов и число нейтронов четные. Вероятность спонтанного деления ядер с четным количеством и протонов, и нейтронов очень велика. Зато почти все изотопы, которые могут образоваться во время синтеза, подвержены не спонтанному делению, а альфа-распаду. Поэтому присутствие в толпе ядер продуктов спонтанного деления атомов 104-го элемента и есть доказательство синтеза именно 104-го элемента [7].
Нужен детектор, который реагирует на осколки спонтанного деления и не замечает остальные частицы. Такой детектор сделали из стекла и слюды. Легкие частицы и тяжелые частицы с малой энергией на их поверхности не оставляли следов. А вот продукты спонтанного деления прорезали на стекле и слюде целые каналы.
Каналы травили кислотой и изучали под микроскопом, определяя энергию пробуривших их частиц. Искали оптимальную энергию ускоренных частиц, которыми били по неподвижной мишени. Оптимальная – та, которая дает максимальный выход ядер элемента №104 в эксперименте синтеза.
Больше всего ядер 104-го производила бомбардировка мишени из плутония ядрами неона-22 с энергией около 115 МэВ. За 6 часов облучения получался один эпизод спонтанного деления.
Летом 1964 года состоялся заключительный эксперимент длительностью около 1000 часов. Добыто 150 ядер элемента №104.
Однако самое сложное было впереди. Нужно было доказать, что эти 150 ядер действительно принадлежат новому элементу №104, а не какому-то другому, уже известному. А метода идентификации химического элемента за десятые доли секунды тогда еще никто не придумал.
Вернее, такой метод уже был создан в Дубне. Над ним начали работать в Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований еще в 1960 году – за четыре года до начала синтеза «номера сто четыре».
Ключом к новому методу ультраэкспресс химической идентификации стала идея о том, что 104-й элемент должен быть аналогом гафния и поэтому обладать аналогичными гафнию химическими свойствами.
Эта идея была основана на актиноидной теории американского химика и физика Гленна Сиборга. Он утверждал, что элемент №103 – последний актиноид.
Поскольку все актиноиды находятся в третьей группе, элемент №104, не будучи актиноидом, должен был попасть в следующую —четвертую группу таблицы Менделеева – и стать в горизонтали сразу за актинием, как гафний за лантаном – «вождем» лантаноидов.
