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