Pierwiastki - otrzymywanie nowych jąder

Page 1 of 2

Jądro

Tworzenie nowych pierwiastków

śeby stworzyć nowy pierwiastek trzeba połączyć dwa

lżejsze. Robi się to na ogół w ten sposób, że jądrami

jednego pierwiastka strzela się w tarczę innego

cięższego pierwiastka. Oba pierwiastki muszą być

odpowiednio dobrane bowiem warunkiem zwiększonej

stabilności

jąder

jest

właściwa

proporcja

liczby

neutronów do liczby protonów (dla jąder najlżejszych

jest to 1:1, a dla cięższych coraz więcej, np. dla ołowiu 208 wynosi 1,5). Aby uzyskać w danej reakcji jądro bardzo ciężkie o mierzalnym czasie życia (a więc podwyższonej stabilności), musimy dobrać parę [jądro-pocisk] + [jądro-tarcza] tak, aby uzyskać największą możliwą liczbę neutronów. Niektórym atomom do połączenia potrzeba ogromnej energii. Wtedy pocisk (lżejsze jądro) zanim trafi w tarczę rozpędza się wcześniej do potwornie dużych prędkości. Nie jest to dowolna prędkość, ale ściśle określona bowiem zbyt duża może roztrzaskać jądro. O tym jaką prędkość dobrać, decydują naukowcy po przeprowadzeniu wielomiesięcznych żmudnych obliczeń.

Przykładowo podczas tworzenia pierwiastka 114 zespół J. Oganessiana w Dubnej strzelał lekkim atomem wapnia 48 (ten rzadki izotop wapnia stanowi jedynie 0,187% liczby atomów naturalnego wapnia, zawiera dużą liczbę neutronów) w tarczę z ciężkiego plutonu 244 przez miesiąc. W

jednym z tysięcy zderzeń doszło do zespolenia jąder i powstał nowy, cięższy pierwiastek.

Detektor nie rozpoznał co prawda samego pierwiastka nr 114, ale wychwycił produkty jego rozpadu, które zdradzały jego wcześniejszą obecność. To naukowcom wystarcza dziś za dowód.

Wylęgarnie nowych pierwiastków

W tworzeniu nowych pierwiastków chemicznych liczą się tylko trzy laboratoria na świecie: Lawrence Berkeley National Laboratory w USA

Zostało ufundowane przez

L. Lawrence'a - człowieka,

który

skonstruował

pierwszy

cyklotron

-

urządzenie

do

rozpędzania

cząstek

i

jąder

atomowych

do

d

użych prędkości, dzięki

Schemat reakcji, w której oczekiwano w 2000 roku powstania pierwiastka 118

którym

możliwe

jest

badanie cząstek elementarnych i tworzenie nowych jąder. Berkeley jest mekką badaczy materii.

Do dziś dziewięciu pracujących tam naukowców zdobyło Nagrodę Nobla - pięciu z fizyki, czterech z chemii. W sumie w laboratorium pracują cztery tysiące osób. Stworzono tam pierwiastek nr 104

- rutherford i nr 116. W 2000 roku ogłoszono powstanie pierwiastka 118, ale odkrycia nie potwierdzono i w lipcu 2002 gdy w innych laboratoriach eksperymentu nie udało się potwierdzić odkrycie odwołano. Podejrzewa się również celowe naciąganie rezultatów doświadczeń co źle świadczyłoby o naukowcach.

Zjednoczony Instytut Badań Jądrowych w Dubnej

Leżące 120 km na północ od Moskwy laboratorium

zaczęto potajemnie budować w 1947 roku pod

kierownictwem I. Kurczatowa ojca radzieckiej

bomby atomowej. W 1956 roku powołano w

Dubnej Zjednoczony Instytut Badań Jądrowych i

zbudowano otaczające go miasto. W laboratorium

postawiono

wówczas

największy

na

świecie

synchrofazotron

(przyrząd

służący

do

przyspieszania cząstek). Dziś instytut w Dubnej

zatrudnia sześć tysięcy osób z 18 krajów (w tym

także z Polski). W skład Instytutu wchodzi 7

http://www.fizyka.net.pl/struktura/struktura_j2.html

2008-03-29

Pierwiastki - otrzymywanie nowych jąder

Page 2 of 2

wielkich laboratoriów. Nowe pierwiastki otrzymuje

Urządzenie do separacji otrzymanych nowych jąder w

się w Laboratorium Reakcji Jądrowych im. G. N.

Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej

Florowa. W Dubnej po raz pierwszy wytworzono pierwiastki: nr 105 - dubn, 106 - seaborg, nr 114

i ostatnio nr 113 i 115.

Instytut Badań Ciężkich Jonów w Darmstadt w Niemczech

Najmniejsze z najsłynniejszych laboratoriów (zatrudnia tylko 700 osób) zlokalizowane jest 25 km na południe od Frankfurtu. Powstało w 1969 roku. W instytucie swoje programy badawcze prowadzi w tej chwili ponad 1000 naukowców z 25 krajów współpracujących z ośrodkiem. Światło dzienne ujrzały tam nowe pierwiastki: 107 - bohr, 108 - has, 109 - meitner oraz trzy, które jeszcze nie mają nazw: 110, 111 i 112.

Odkrycie pierwiastków o liczbach atomowych 113, 115 i 118

W Laboratorium Reakcji Jądrowych w Instytucie

Badań Jądrowych w Dubnej zespół Oganesjana we

współpracy z amerykańskimi fizykami z Lawrence

Livermore National Laboratory otrzymał dwa nowe

pierwiastki o

liczbie atomowej

113

i 115.

Eksperymenty przeprowadzono latem 2003 roku

wykorzystując rosyjski cyklotron U 400 w Dubnej

(cyklotron pozwala rozpędzić cząstki do ogromnej

prędkości w zmiennym polu elektrycznym). Jako

"tarczy" użyto atomów ameryku-243, które były

bombardowane

wapniem-48.

Badając

rozpad

powstałych podczas kolizji jąder wapnia i ameryku

nowych

atomów,

zaobserwowano

obecność

pierwiastka 115 oraz 113, który jest produktem

rozpadu 115. Ogółem powstały tylko 4 atomy

pierwiastka 115 i 4 atomy 113. Dalsze rozpady z

emisją cząsteczki alfa doprowadzały do powstania

atomu pierwiastka 105 (dubnium), którego jądro

ulegało samorzutnemu rozszczepieniu. Rosjanie

mieli niezbędny do wytworzenia silnego strumienia

cząsteczek wapnia, wydajny cyklotron. Ameryku-

243 dostarczyli Amerykanie z Lawrence Livermore

National Laboratory. To najtrwalszy z izotopów

ameryku, o czasie połowicznego rozpadu 7950 lat.

Nowy pierwiastek 115 miał 173 neutronów, ale jego

czas połowicznego rozpadu jest dość duży jak na

Schemat kolejnych rozpadów otrzymanego jądra 115

tak ciężkie pierwiastki i jest nadzieja, że niedługo

fizycy otrzymają jądra należące do wyspy stabilności (przewiduje się, że bardziej trwałymi jądrami będą jądra zawierające 184 neutrony).

Zespół naukowców ze Szwajcarii, USA i Rosji w 2005 roku potwierdził otrzymanie nowych pierwiastków. Badania przeprowadzono również w rosyjskim Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej. Tym razem uzyskano 15 atomów dubnu.

Naukowcu z Dubnej i Lawrence Livermore National Laboratory w październiku 2006 roku ogłosili o kolejnym odkryciu. W wyniku bombardowania kaliformu jonami wapnia otrzymano pierwiastek 118 (Ununoctium), składający się z 118 protonów i 175 neutronów. Zarejestrowano zaledwie trzy nowe jądra, które "żyły" zaledwie 0,9 milisekundy. Po raz pierwszy otrzymano ten pierwiastek w 2002 roku, ale dopiero teraz udało się to odkrycie potwierdzić.

Naukowcy z Livermore i z Dubnej planują obecnie wytworzenie kolejnego pierwiastka, o liczbie atomowej 120.

Jądro

http://www.fizyka.net.pl/struktura/struktura_j2.html

2008-03-29