Сегодня, 15 ноября, в Париже состоится торжественная церемония вручения Международной премии ЮНЕСКО – России им. Д.И. Менделеева за достижения в области фундаментальных наук. В числе участников мероприятия министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков и Генеральный директор ЮНЕСКО Одре Азуле. Один из двух лауреатов – Юрий Оганесян (на фото) – выпускник МИФИ, академик РАН, научный руководитель лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова в Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ). Символично, что награда присуждена российскому ученому в Год науки и технологий.

Большая победа России

Дмитрий Менделеев знал 63 химических элемента. К 1940 году была заполнена практически вся его Периодическая таблица до номера 92 (урана) включительно (кроме элемента 61, прометий открыт в 1945 году). Специалисты оценивают уран как своего рода Рубикон в таблице Менделеева: последний элемент, распространенный в естественном виде в земной коре, живет около 1 млрд лет. Все последующие трансурановые элементы, в буквальном смысле – творение рук человеческих. В природе их нет – ранее были, но давно уже распались. И чем дальше за уран, тем меньше время существования новых атомов – до тысячных и десятитысячных долей секунды. Именно по этой причине эксперименты по их синтезу и регистрации очень трудоемки и требуют тщательной подготовки.

Международная награда присуждена российскому академику Оганесяну «в знак признания прорывных открытий, расширивших границы периодической таблицы, а также значительного вклада в содействие развитию фундаментальных наук в глобальном масштабе».

Президент Российской академии наук (РАН) Александр Сергеев заявил ТАСС: «Организация премии, ее признание ЮНЕСКО и первое вручение – это большая победа России в сегодняшних непростых геополитических условиях, когда мы инициировали и добились того, что эта премия начала работать. Дальше наша задача – со временем поднять престиж премии до уровня Нобелевской. Надеюсь, что и размер премии также со временем будет расти».

Руководитель РАН заострил внимание на том, что лауреатов международной премии оценивало жюри, в состав которого входят выдающиеся представители мировой науки, несколько нобелевских лауреатов, а «выдвижение на премию имени Менделеева идет по такому же принципу, как и на Нобелевскую премию».

Вторым лауреатом Премии стал профессор Винченцо Бальцани (Болонский университет, Италия) – выдающийся итальянский химик.За свою успешную научную деятельность он отмечен наградами в разных странах, в том числе является обладателем премии Леонардо да Винчи Европейской академии наук.Каждый менделеевский лауреат получит финансовую премию в размере 250 000 долл. США, золотую медаль и диплом.

Международная премия ЮНЕСКО – России имени Д.И. Менделеева в области фундаментальных наук была учреждена по инициативе Российской Федерации в 2019 году в целях содействия научному прогрессу, популяризации естественных наук и развитию международного сотрудничества.Учреждение Премии стало весомым вкладом в проведение в 2019 году Международного года Периодической таблицы химических элементов (МГПТ-2019). Премия финансируется Правительством Российской Федерации.В состав жюри входят семь независимых членов, являющихся видными деятелями с признанным авторитетом в соответствующей области. В частности, лауреат Нобелевской премии по химии 2016 года, почётный директор по исследованиям Национального центра научных исследований Франции (CNRS) Жан-Пьер Соваж, президент Научного совета Великобритании сэр Том Бланделл, директор Музея света Национального университета Мексики Ана Мария ЧеттоКрамиш, лауреат Нобелевской премии по физиологии или медицине 2018 года Тасуку Хонджо (Япония), заслуженный профессор Университета Родса, лауреат Премии Л'Ореаль-ЮНЕСКО «Женщины и наука» 2009 года Тебелло Ньоконг (Южная Африка), генеральный директор по научным исследованиям Министерства высшего образования и научных исследований Туниса Самиа Шарфи Каддур. Россию представляет директор Объединенного института ядерных исследований, академик РАН Г.В. Трубников.Премия присуждается ежегодно двум лауреатам с целью вознаграждения отдельных лиц в качестве поощрения за выдающиеся достижения в области фундаментальных наук.

Юрий Оганесян – специалист в области экспериментальной физики атомного ядра, исследований ядерных реакций, синтеза и исследования свойств новых элементов таблицы Менделеева, физики и техники ускорителей заряженных частиц, использования ускоренных тяжелых ионов в нанотехнологиях. Он является одним из основателей нового научного направления — физики тяжелых ионов (совместно с Флеровым). Автор открытия нового класса ядерных реакций — холодного слияния массивных ядер (1974), широко используемых в настоящее время в лабораториях мира для синтеза новых элементов, открыл реакции синтеза сверхтяжелых элементов (1975–1978), участвовал в работах по синтезу 104, 105 и 106 элементов таблицы Менделеева.

Под руководством Оганесяна в 2000-х годах в ОИЯИ были выявлены новые химические элементы — от 113 до 118 включительно. В результате этих открытий была обнаружена область стабильности сверхтяжелых ядер.

«Тест на правильность всей ядерной теории»

Еще в 1993 году в беседе с корреспондентом «НГ» тогда член-корреспондент РАН и директор Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна), Юрий Оганесян рассказывал: «На сегодняшний день синтезированы и охарактеризованы элементы по 109-й включительно. Сейчас готовится элемент 110. И тут обнаружилась интересная закономерность: чем тяжелее новый элемент (больше порядковый номер, соответствующий числу протонов в ядре), тем меньше период его полураспада – вплоть до тысячных долей секунды. Но вот что важно. Все элементы после 104-го хоть и живут доли секунды, но это время жизни уже практически не изменяется с ростом номера. Таким образом, если всю совокупность химических элементов представить как некий полуостров в море нестабильности, то, вообще-то говоря, нет никаких оснований заявлять, что «земля» бесследно исчезает в морской пучине. Да, она уходит под «воду», но потом появляются «острова повышенной стабильности» – супертяжелые элементы. По крайней мере, теоретики уже давно вычисляют «координаты» подобных «островов стабильности».

Принципиальный способ достижения этих «островов» был известен уже и тогда. Одновременно с ростом числа протонов в ядре (то есть с ростом порядкового номера в таблице Менделеева) необходимо усиленно наращивать и число нейтронов.

При числе нейтронов в ядре 184, где-то в районе 114-го номера в таблице Менделеева, как раз и должен появиться такой остров стабильности. Время жизни этого гипотетического элемента оценивается в несколько миллионов лет! Весь вопрос в том, как «вбить» в ядро эти 184 нейтрона. Вот этим и занимается академик Оганесян.

На финише ХХ века Юрий Цолакович заострял внимание коллег: «Полученные результаты открывают совершенно новые перспективы для кардинального развития работ по синтезу новых элементов таблицы Менделеева… Выходит, что ядерная материя неоднородна. И если забираться все дальше в ее глубины, то мы можем синтезировать элементы, которые существовали на Земле 4,5 миллиарда лет назад, во время ее рождения, и которые, казалось бы, уже безвозвратно исчезли. В буквальном смысле слова, мы творим первозданную природу. Получение первых двух супертяжелых трансурановых долгожителей – это фактически тест на правильность всей ядерной теории».

Гонка мировых лидеров

Конечно, в процессе поиска (синтеза) далеких трансурановых элементов таблицы Менделеева участвуют самые известные в мире научные лаборатории – в России и США, Германии и Японии.

В результате многолетней и интенсивной работы физиками-ядерщиками были синтезированы 17 новых элементов, вплоть до 112-го. Время жизни 112-го – 0,00002 секунды. Но вот 114-й и 116-й элементы живут в десятки и сотни тысячи раз дольше.

Приведем краткую хронологию этой гонки.

1994 год: группа ученых из Германии, России, Словакии, Финляндии – всего 13 человек, работавшая под руководством немецкого физика Петера Армбрустера в Центре исследований тяжелых ионов в Дармштадте (ФРГ), заявила об открытии нового элемента с атомным номером 110.

1995 год: в Центре исследований тяжелых ионов в Дармштадте (ФРГ) синтезирован элемент № 112 – аналог ртути.

1999 год: американские физики сообщили о наблюдении трех цепочек распада 118-го элемента, синтезированного в реакции слияния свинца и криптона. Их опыты пытаются повторить в Дармштадте – безрезультатно; у японцев и французов также отрицательный результат.

2000 год: под руководством академика Юрия Оганесяна в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне был синтезирован элемент 114.

2003 год: в ОИЯИ, совместно с группой из Ливерморской национальной лаборатории (США), синтезированы 115-й и 113-й элементы таблицы Д.И. Менделеева.

2004 год: на ускорителе в ОИЯИ был получен 116-й элемент.

В 2011 году IUPAC утвердил обозначения элементов с номерами 110, 111 и 112 – дармштадтий, рентгений и коперниций. Официальные символы новых элементов Ds, Rg и Cn соответственно. Для понимания, о каких элементах идет речь: время жизни дармштадтия – 240 микросекунд.

В 2012 году IUPAC официально утвердил названия 114-го и 116-го элементов таблицы Менделеева. Элемент под номером 114 получил название «флеровий» (Flerovium) и символическое обозначение Fl. Элемент 116 – «ливерморий» (Livermorium) – Lv(время жизни этого элемента – 50 миллисекунд). Флеровий назвали в честь Лаборатории ядерных реакций имени Флерова, где он был синтезирован. Элемент получил имя Георгия Николаевича Флерова (1913–1990), советского физика, академика, основателя Объединенного института ядерных исследований в Дубне. В 1940 году он открыл новый тип радиоактивных превращений – спонтанное деление ядер урана.

В январе 2016 года IUPAC официально объявил, что приоритет в открытии новых элементов таблицы Менделеева признан:

113-й элемент – коллаборация института РИКЕН (Япония);

115-й и 117-й элементы – коллаборация Объединенного института ядерных исследований (Дубна, Россия), Ливерморской национальной лаборатории (США) и Окриджской национальной лаборатории (США);

118-й элемент – коллаборация Объединенного института ядерных исследований (Дубна, Россия) и Ливерморской национальной лаборатории (США).

Синтез 115-го, 117-го и 118-го элементов осуществлен в Дубне в ОИЯИ на ускорительном комплексе У-400 Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова в реакциях ускоренных ионов кальция-48 с актинидными мишенями (америций-243 – 115-й элемент, берклий-249 – 117-й элемент, калифорний-249 – 118-й элемент). Позднее полученные в Дубне результаты были подтверждены учеными Германии (ГСИ, Дармштадт) и США (Беркли).

В целом синтез 114–118-го элементов (признанный лидер данных работ – академик РАН Юрий Цолакович Оганесян) – первое экспериментальное открытие «островов стабильности» в области сверхтяжелых элементов. Это имеет принципиальное фундаментальное значение для ядерной физики (исследование структуры ядра), химии (проверка основополагающего закона периодичности свойств химических элементов Д.И. Менделеева), для понимания одного из ключевых вопросов современной науки – образования тяжелых ядер (процесса нуклеосинтеза).

Всего за последние 50 лет Периодическая система Д.И. Менделеева пополнилась 17 новыми элементами (102–118), из которых в ОИЯИ синтезировано 9. В том числе в последние 10 лет – 5 наиболее тяжелых (сверхтяжелых) элементов, замыкающих Периодическую таблицу…

Впервые 113-й элемент (изотоп с массой 284 и временем жизни около 1 секунды) зарегистрирован в ОИЯИ в 2003 году. «Чуть позднее (в 2004 году) нашими коллегами из РИКЕН (Япония) группой профессора К. Морито осуществлен первый эксперимент по облучению мишени висмута-209 ускоренными ионами цинка-70, в котором был зарегистрирован изотоп 113 элемента с массой 278 и временем жизни несколько миллисекунд, – подчеркивается в официальном пресс-релизе ОИЯИ. – В целом эксперимент продолжался более 10 лет, и суммарно было зарегистрировано всего 4 события синтеза нового элемента. В то же время в Дубне за этот период было зарегистрировано около 100 событий рождения элемента 113 и, более того, выполнены пионерские эксперименты по изучению его химических свойств. Факт синтеза изотопа 113 с массой 284 подтвержден в Дармштадте (Германия) и Беркли (США). Эксперимент же наших японских коллег вряд ли кто повторит: получение миллисекундного изотопа с необходимым временем облучения несколько лет для получения одного ядра – малоперспективное занятие».

Однако совместный комитет Международного союза теоретической и прикладной химии и Международного союза теоретической и прикладной физики признал приоритет за РИКЕН. В ОИЯИ заявляют, что «это несколько неожиданное для нас решение».

Тем более, в практике IUPAC, как уже отмечалось выше, не единичны прецеденты признания совместного приоритета (примеры 103-й, 104-й и 105-й элементы, авторство открытия которых отдано ОИЯИ (Дубна) и Беркли (США).

«Мы рады за наших коллег из РИКЕН, тем более что руководитель работ проф. К. Морита, в определенной степени, ученик Дубны, где он в ОИЯИ в течение достаточно длительного времени познавал азы синтеза новых элементов, – отмечают в ОИЯИ. – Однако избранный учеными РИКЕН метод синтеза сверхтяжелых элементов себя полностью исчерпал, и сегодня они планируют будущие эксперименты только по предложенному в Дубне методу».

«Дальнейшее развитие данных исследований ОИЯИ связывает с созданием в институте первой в мире Фабрики сверхтяжелых элементов на базе нового самого мощного в данной области энергий ускорителя тяжелых ионов с интенсивностью, в 10 раз превышающей достигнутую на сегодня, – подчеркивает пресс-секретарь ОИЯИ Борис Старченко. – Это позволит ставить задачи синтеза новых элементов с атомными номерами 119 и 120 и далее, то есть первых элементов 8-го периода Периодической таблицы Д.И. Менделеева».

Мировые эксперты отмечают, что официальное подтверждение открытия 113-го, 115-го, 117-го и 118-го элементов – это серьезный материал для поиска ответов на вопрос: есть ли границы Периодической системы? Но и практические следствия этой работы – самые фантастические. Например, если критическая масса урана составляет около 20 кг, то критическая масса сверхтяжелых элементов может быть всего несколько миллиграммов.

«Московий», «Оганесон»… Продолжение следует

Комитет Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) рекомендовал назвать 115 элемент таблицы Менделеева «Московием» в честь Московской области. Об этом информирует пресс-релиз Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ).

«Название московий отдает должное Московскому региону, оно дано в честь древней Русской земли, где находится Объединенный институт ядерных исследований, где в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова проведены приведшие к открытиям эксперименты с использованием Дубненского газонаполненного сепаратора ядер отдачи в сочетании с потенциалом ускорителя тяжелых ионов», — уточняется в сообщении.

28 ноября 2016 г. Международный союз теоретической и прикладной химии присвоил 118-му элементу таблицы Менделеева название оганесон в честь Юрия Оганесяна. Он стал вторым ученым, после американского химика Гленна Сиборга, именем которого при жизни был назван химический элемент.

Свои исследования Юрий Оганесян охарактеризовал на праздновании юбилея Дубны так: «Периодическая таблица Менделеева не стареет. Спустя полтора столетия она, как Джоконда, своей загадочной улыбкой влечёт исследователей в волшебный мир науки, оставаясь полной тайн и открытий… Даются эти элементы с большим трудом. Однако из 16 элементов, открытых в мире за время существования ОИЯИ, более половины родились в Дубне. А практически все элементы последнего, 7-го ряда, были открыты методами и реакциями синтеза, разработанными в Дубне, и в этом году уже начались эксперименты на новом ускорительном комплексе Фабрики сверхтяжёлых элементов. С Фабрикой, не имеющей аналогов в мире, мы намерены пойти дальше, в 8-й ряд Таблицы – кто бы мог подумать об этом 20 лет тому назад…».

Специалисты Объединённого института ядерных исследований (Дубна, Московская область) намерены в 2022 году приступить к работам по синтезу новых сверхтяжелых элементов таблицы Менделеева. «Этот год мы посвятим исследованию свойств 114-го, 115-го и 118-го элементов с тем, чтобы в следующем году попробовать открыть новые элементы – 119-й, 120-й и 121-й», – заявил СМИ директор ОИЯИ академик РАН Григорий Трубников.

«Россия исторически уделяет приоритетное внимание развитию фундаментальных наук. Эти трудоемкие исследования не дают быстрых результатов, но именно на них базируется множество инновационных разработок. За каждым изобретением, каждой новой технологией стоит научная смелость и исследовательский азарт конкретного человека.

Мы по праву гордимся учеными, прославившими нашу страну. Академик Юрий Цолакович Оганесян ― человек, имя которого увековечено в Периодической таблице, продолжает активно работать над синтезом новых элементов.

Каждым своим открытием он подтверждает слова Менделеева: «По- видимости, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает», — заявил, комментируя достижения Оганесяна,министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков.

Послесловие

Премия ЮНЕСКО – России им. Д.И. Менделеева – единственная награда в области фундаментальных наук под эгидой всемирной гуманитарной организации.

Комментируя присуждение высокой награды, лауреат Юрий Оганесян подчеркнул, что учреждение премии было блестящим решением. «Это необычная премия, учрежденная в честь необычного человека. Ее уникальность в том, что премия присуждается сразу в четырех областях науки: математика, физика, химия и биология, но при этом претендента может быть только два. Организаторы премии смогли тем самым отразить выдающийся и разносторонний научный талант самого Дмитрия Ивановича Менделеева, который, в том числе был прекрасным лектором и с успехом занимался решением прикладных задач. Это смелый и абсолютно новаторский подход к оценке научной деятельности. Будущее научных открытий — за синергией научных идей из разных областей науки», — отметил Юрий Оганесян...

Специально для «Столетия»