Подготовка к этому эксперименту заняла 5 лет, в течение которых были решены сложные технические проблемы:

1. Для проведения эксперимента необходимо было использовать в качестве мишенного материала ²⁴⁴Pu, а в качестве ионного пучка ⁴⁸Са. Эти наиболее тяжелые изотопы этих элементов понадобились потому, что они обладают наибольшим избытком нейтронов в своих ядрах. Только при этом условии можно было рассчитывать получить хотя бы несколько атомов изотопа 114-го элемента. Но ²⁴⁴Pu - очень редкий и дорогой изотоп. Он накапливается в атомных реакторах десятилетиями, и во всем мире общее его количество составляет не более нескольких сотен миллиграмм. Этот изотоп был предоставлен нам американскими участниками эксперимента из Ливерморской Национальной Лаборатории. С ⁴⁸Са ситуация была не проще. В естественной смеси изотопов кальция его содержание составляет всего 0,18%, и процесс обогащения является сложным и дорогостоящим. В России методы разделения и обогащения изотопов наиболее развиты. Поэтому мы обратились за помощью в Минатом, на предприятии которого (НИИХИМАШ в Екатеринбурге) было наработано это уникальное вещество.

2. Для получения достаточно интенсивного пучка ионов ⁴⁸Са потребовалась разработка нового циклотронного источника ионов с экономным расходом рабочего вещества. В конце 80-х годов французскими учеными был разработан источник, работающий на принципе электронного циклотронного резонанса (ЭЦР). Он стал широко применяться в западных научных центрах. Взяв за основу этот принцип, мы в течение года разработали собственную модификацию этого источника, который по своим параметрам превосходил известные западные образцы по получению высокозарядных ионов кальция и удовлетворял требованиям нашего эксперимента как по интенсивности пучка ускоренных ионов, так и по рабочему расходу этого уникального вещества.

3. Поскольку ожидаемый выход 114-го элемента в наших экспериментах оценивался в один-два атома за несколько месяцев непрерывной работы, то необходимо было создать регистрирующую аппаратуру с рекордной эффективностью и надежностью. В Лаборатории был создан специальный электромагнитный сепаратор с газовым наполнением, позволявший отсеивать пучок ионов, разделять "на лету" многообразные продукты ядерных реакций, выбиваемые из плутониевой мишени, и направлять атомы именно 114-го элемента в детектор. Измерительная аппаратура была также разработана в нашей Лаборатории. Вся система успешно зарекомендовала себя при синтезе 110-го элемента.

4. Схема регистрации единичного акта радиоактивного распада ядра 114-го элемента выглядела следующим образом. Если принять, что гипотеза о существовании острова стабильности в области сверхтяжелых элементов справедлива, то ядро 114-го элемента с массой 288 должно испытывать альфа-распад, превращаясь в ядро 112-го элемента, то в свою очередь в ядро 110-го, которое уже испытывает спонтанное деление. Таким образом, мы должны были наблюдать новое радиоактивное семейство с весьма необычными свойствами. Именно так открывались радиоактивные ряды еще в пионерских работах Марии Кюри-Склодовской, сделанных в начале ХХ века.

          Практически в наших экспериментах эта схема была воплощена следующим образом. Детектор представлял собой "колодец" со стенками, собранными из 8-ми полупроводниковых детекторов, окружающих центральный детектор. Общая площадь детектирующей поверхности составляла 50 см2. Сигналы с этого детектора несут следующую информацию:

1) сам факт попадания в него синтезированного ядра и координаты места попадания,
2) энергию альфа-частиц или осколков спонтанного деления, испущенные при распаде именно этого ядра, а также его "дочек",
3) интервалы времени между зафиксированными событиями распада.

 

 

 

итоге проделанной подготовительной работы мы получили возможность осуществить эксперимент, который имел чувствительность в 1000 раз большую, чем это делали ранее наши зарубежные коллеги и мы сами на протяжении последних 25 лет.

 

 

 

 

 

В 1966г. появилась теоретическая работа Ф.А.Гареева и др., в которой было предсказано существование для протонов магического числа Z=114. Соответственно, в этой области ядер следовало ожидать и появление острова стабильности. Это предсказание возбудило многих экспериментаторов, потому что названная гипотетическая область стабильности была в принципе доступна при имеющихся технических возможностях, хотя сами эксперименты представлялись исключительно трудными. Но цена положительного результата была очень высока, поскольку на нем по существу проверялась вся современная концепция ядерно-физических представлений о природе тяжелых ядер.

          Прежде чем рассказать о том, как был в 1999г. в Дубне в Лаборатории ядерных реакций был синтезирован элемент 114, расскажем кратко историю синтеза новых химических элементов. Она охватывает 60 последних лет. Как практически осуществляется синтез новых элементов?

подробности

теоретическая работа Ф.А.Гареева Z=114.doc