Buraya veya buraya yorum yapabilirsiniz.

CHICAGO, 17 Şubat. İlk kez, uranyumdan daha ağır bir elementin kütlesini ölçmek mümkün oldu; yeni bir yöntem, alışılagelmiş Periyodik Tablonun ötesinde yer alan, uzun süredir tahmin edilen kararlı süper ağır elementlerin "kararlılık adasına" giden yolu açıyor.

Uranyum çekirdeği 92 proton içerir ve doğada varlığı bilinen en ağır elementtir. Elbette yapay koşullar altında 118 protona kadar daha ağır olanlar da sentezlendi. Tüm bu "ağır sikletler" son derece kısa ömürlüdür ve birkaç milisaniye içinde parçalanırlar.

Ancak yirminci yüzyılın ortalarında, belirli bir oranda proton ve nötron içeren ve çok daha uzun (on yıllar, hatta daha fazla) bir ömre sahip olan süper ağır elementlerin var olma olasılığı teorik olarak tahmin ediliyordu. O zamandan beri bu “istikrar adasına” giden yol nükleer fiziğin en önemli alanlarından biri haline geldi. Ve tamamen akademik ilgiden dolayı değil. Süper ağır kararlı unsurlar, gelecekteki uzay görevlerinin nükleer motorları için mükemmel yakıt görevi görebilir. Hesaplamalara göre bunların aynı zamanda olağandışı ve faydalı kimyasal ve fiziksel özellikler de sergilemesi gerekiyor.

Ancak hiç kimse bu adaya tam olarak nerede rastlamamız gerektiğini hâlâ bilmiyor. Bazı hesaplamalar, bölgede bir yerde çekirdek başına 114 protonun, diğerlerinin ise 120 ila 126 proton arasında yoğunlaştığını gösteriyor. Bilim adamlarının, bu tür elementlerin "kalabalık" çekirdeklerinde protonları ve nötronları bir arada tutan güçlü ve zayıf kuvvetlerin nasıl işlediğine dair doğru bir anlayışa sahip olmaması nedeniyle hesaplamalar karmaşıklaşıyor. Laboratuvarda elde edilen süper ağır elementlerin kısa süreli varlığı, yeterli deneysel veri toplamamıza izin vermiyor.

Uranyumdan daha ağır parçacıkların kütlesini doğrudan ölçmenin bir yolunu bulmayı başaran Michael Block liderliğindeki Alman bilim adamlarından oluşan bir ekibin yakın zamanda yaptığı çalışma, bu alanda yeni bir atılım vaat ediyor. Kütle ve enerji, ünlü Einstein formülü E = mc2 ile ilişkili olduğundan, bir atomun kütlesinin belirlenmesi (ek faktörler dikkate alınarak), çekirdeğindeki parçacıkların birbirine bağlı olduğu kuvvetlerin hesaplanmasına olanak tanır.

Bilim insanları bir atomun kütlesini ölçmek için Penning tuzağı adı verilen ve basitçe söylemek gerekirse iyonların elektromanyetik bir alanda tutulduğu bir cihaz kullandılar. Ölçümün amacı, çekirdeği 102 proton içeren, yani uranyumunkinden 10 daha fazla olan Nobelyum'du. Diğer “yapay” elementler gibi biraz daha hafif elementlerin çarpışmasıyla oluşur ve son derece kısa ömürlüdür (maksimum 58 dakika). Alman fizikçilerin çözmeyi başardığı temel sorun, atomları tuzağa düşmeden önce yavaşlatmanın bir yolunu bulmaktı; bunun için bilim adamları önce onları helyumla dolu bir odadan geçirmeye karar verdiler.

Artık süper ağır, kısa ömürlü atomları "tartmalarına" olanak tanıyan bir yönteme sahip olan deneyciler, parametrelerini daha doğru bir şekilde belirleyebilecekler. Ve teorisyenler bu verilere dayanarak "istikrar adasının" konumunu tahmin eden rakip modeller arasında seçim yapabilirler.

Yöntem, Periyodik Tabloda önemli ölçüde ilerlememizi sağlar, ancak pratikte onu elde edilen en ağır elementler için kullanmak çok kolay olmayabilir. Çünkü bu tür devlerin sentezi başlı başına son derece zor bir süreç. Aynı Nobelium, saniyede ortalama 1 atom frekansına sahip hazırlanmış bir deney kullanılarak elde edilebiliyorsa, çekirdeği 104'ten fazla proton içeren daha ağır elementlerle her şey çok daha uzun sürer. 1 atomun elde edilmesi örneğin bir hafta kadar sürebilir.

Ancak her şey yolunda giderse, er ya da geç bu yöntem, "istikrar adasının" sakinlerini fark etmenizi sağlayacaktır. Bu tür süper ağır elementler genellikle bozunma ürünleri tarafından tespit edildiğinden ve kararlı olanların ömrü çok uzun olduğundan, ağır atomlarla geleneksel çalışma yöntemleri buna uygun değildir.

Öncelikle “istikrar adası”nın ne olduğuna dair bir yazı.

İstikrar adası: Rus nükleer bilim insanları yarışa liderlik ediyor

Sözde "istikrar adası"nı oluşturan süper ağır elementlerin sentezi, modern fiziğin iddialı bir görevidir ve Rus bilim adamlarının tüm dünyanın önünde olduğu bir çözümdür.

3 Haziran 2011'de, Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birlikleri (IUPAC) ve Fizik (IUPAP) uzmanlarını içeren bir uzman komisyonu, periyodik tablonun 114. ve 116. elementlerinin keşfini resmen tanıdı. Keşfin önceliği, Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndan Amerikalı meslektaşlarının yardımıyla, Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü'nden Rusya Bilimler Akademisi Akademisyeni Yuri Oganesyan liderliğindeki bir grup fizikçiye verildi. Lawrence.

RAS Akademisyeni Yuri Oganesyan, JINR Nükleer Reaksiyonlar Laboratuvarı Başkanı

Yeni elementler periyodik tabloya dahil edilenlerin en ağırları haline geldi ve tablodaki seri numarasına göre oluşan ununquidium ve unungexium geçici adlarını aldı. Rus fizikçiler, elementlere, nükleer fisyon ve yeni elementlerin sentezi alanında uzman olan Sovyet nükleer fizikçisi Georgiy Flerov'un onuruna "flerovyum", Moskova bölgesinin onuruna da "moskovyum" adını vermeyi önerdiler. JINR'de daha önce 114. ve 116. elementlerin yanı sıra 104, 113, 115, 117 ve 118 seri numaralı kimyasal elementler de sentezlenmişti ve Dubna fizikçilerinin modern bilime yaptığı katkının onuruna tablonun 105. elementi verilmişti. adı "Dubnium".

Doğada bulunmayan elementler

Şu anda etrafımızdaki dünyanın tamamı hidrojenden (Z=1, Z çekirdekteki proton sayısıdır) ömrü güneş enerjisinin ömründen daha uzun olan uranyuma (Z=92) kadar 83 kimyasal elementten oluşmaktadır. sistem (4,5 milyar yıl) . Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra nükleosentez sırasında ortaya çıkan daha ağır elementler zaten bozunmuş ve günümüze ulaşamamıştır. Yarı ömrü yaklaşık 4,5 x 10 8 yıl olan Uranyum hâlâ bozunmakta ve radyoaktiftir. Ancak geçen yüzyılın ortalarında araştırmacılar doğada bulunmayan elementleri elde etmeyi öğrendiler. Böyle bir elemente örnek olarak nükleer reaktörlerde üretilen, yüzlerce ton halinde üretilen ve en güçlü enerji kaynaklarından biri olan plütonyum (Z=94) gösterilebilir. Plütonyumun yarı ömrü uranyumunkinden önemli ölçüde kısadır, ancak yine de daha ağır kimyasal elementlerin var olma olasılığını akla getirecek kadar uzundur. Pozitif yük ve kütle taşıyan bir çekirdek ile elektron yörüngelerinden oluşan atom kavramı, atom numarası Z=170'e kadar olan elementlerin var olma ihtimalini akla getirmektedir. Ancak aslında çekirdeğin kendisinde meydana gelen süreçlerin istikrarsızlığı nedeniyle, ağır elementlerin varlığının sınırı çok daha erken çizilmiştir. Doğada, kararlı oluşumlar (değişen sayılarda proton ve nötronlardan oluşan element çekirdekleri) yalnızca kurşun ve bizmut'a kadar meydana gelir ve ardından Dünya'da toryum ve uranyum içeren küçük bir yarımada bulunur. Ancak bir elementin seri numarası uranyum sayısını aştığı anda ömrü keskin bir şekilde kısalır. Örneğin, element 100'ün çekirdeği, uranyum çekirdeğinden 20 kat daha az kararlıdır ve gelecekte bu dengesizlik, yalnızca çekirdeklerin kendiliğinden bölünmesi nedeniyle yoğunlaşır.

"İstikrar Adası"

Kendiliğinden fisyonun etkisi Niels Bohr tarafından açıklandı. Onun teorisine göre çekirdek, yüklü bir sıvı damlasıdır, yani kendi iç yapısı olmayan bir tür maddedir. Çekirdekteki proton sayısı ne kadar fazla olursa, damlanın deforme olduğu ve parçalara ayrıldığı Coulomb kuvvetlerinin etkisi o kadar güçlü olur. Bu model, 104. - 106. seri numaralarına kadar olan elemanların var olma olasılığını tahmin etmektedir. Bununla birlikte, 60'lı yıllarda, Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü Nükleer Reaksiyonlar Laboratuvarı'nda, uranyum çekirdeklerinin fisyonunun özelliklerini incelemek için sonuçları Bohr'un teorisi kullanılarak açıklanamayan bir dizi deney yapıldı. Çekirdeğin yüklü bir sıvı damlasının tam bir benzeri olmadığı, ancak dahili bir yapıya sahip olduğu ortaya çıktı.

yapı. Üstelik çekirdek ne kadar ağır olursa, bu yapının etkisi de o kadar belirgin hale gelecek ve bozunma tablosu, sıvı damlası modelinin öngördüğünden tamamen farklı görünecektir. Bugün bilinen elementlerden uzakta, kararlı süper ağır çekirdeklerden oluşan belirli bir bölgenin varlığına dair hipotez bu şekilde ortaya çıktı. Bölge "istikrar adası" olarak adlandırıldı ve ABD, Fransa ve Almanya'nın en büyük laboratuvarları, varlığını tahmin ettikten sonra teoriyi doğrulamak için bir dizi deney başlattı. Ancak girişimleri başarısızlıkla sonuçlandı. Ve yalnızca Dubna siklotronunda 114. ve 116. elementlerin keşfiyle sonuçlanan deneyler, süper ağır çekirdeklerin stabilite bölgesinin gerçekten var olduğunu iddia etmeyi mümkün kılıyor.

Aşağıdaki şekil ağır nüklidlerin haritasını göstermektedir. Nükleer yarı ömürler farklı renklerle (sağ ölçek) temsil edilir. Siyah kareler, yer kabuğunda bulunan kararlı elementlerin izotoplarıdır (yarılanma ömrü 109 yıldan fazladır). Koyu mavi renk, çekirdeklerin 10−6 saniyeden daha kısa süre dayandığı “istikrarsızlık denizi”dir. Toryum, uranyum ve uranyum ötesi elementlerin "yarımadasını" takip eden "kararlılık adaları", mikroskobik nükleer teorinin öngörüleridir. Farklı nükleer reaksiyonlarla elde edilen atom numaraları 112 ve 116 olan iki çekirdek ve bunların sıralı bozunması, süper ağır elementlerin yapay sentezi sırasında "kararlılık adalarına" ne kadar yaklaşılabileceğini gösteriyor.

Ağır nüklidlerin haritası

Kararlı bir ağır çekirdeği sentezlemek için, mümkün olduğu kadar çok sayıda nötronun içine dahil edilmesi gerekir, çünkü nötronlar, çekirdekte nükleonları tutan "yapıştırıcıdır". İlk fikir, belirli bir başlangıç ​​maddesini reaktörden nötron akışıyla ışınlamaktı. Ancak bilim insanları bu yöntemi kullanarak yalnızca atom numarası 100 olan bir element olan fermiyumu sentezleyebildiler. Dahası, çekirdeğe gerekli 60 nötron yerine yalnızca 20 nötron verildi. Amerikalı bilim adamlarının nükleer patlama sürecinde (esasen güçlü bir nötron akışında) süper ağır elementleri sentezleme girişimleri de başarısız oldu; deneylerinin hepsinde aynı fermiyum izotopu vardı. O andan itibaren, başka bir sentez yöntemi gelişmeye başladı; çarpışma sonucunun toplam kütleli bir çekirdek olacağı umuduyla iki ağır çekirdeğin çarpışması. Deneyi gerçekleştirmek için çekirdeklerden birinin ağır iyon hızlandırıcı kullanılarak ışık hızının yaklaşık 0,1'i kadar bir hıza hızlandırılması gerekiyor. Bugün elde edilen tüm ağır çekirdekler bu şekilde sentezlendi. Daha önce belirtildiği gibi, kararlılık adası, nötron fazlalığı olan süper ağır çekirdeklerin olduğu bölgede yer alır, dolayısıyla hedef ve ışın çekirdeklerinin de fazla miktarda nötron içermesi gerekir. Bu tür elementleri seçmek oldukça zordur, çünkü mevcut kararlı nüklidlerin neredeyse tamamı kesin olarak tanımlanmış bir proton ve nötron sayısına sahiptir.

Element 114'ün sentezine yönelik deneyde, Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki (ABD) reaktörde üretilen atom kütlesi 244 olan plütonyumun en ağır izotopu ve mermi çekirdeği olarak kalsiyum-48 hedef olarak kullanıldı. Kalsiyum-48, normal kalsiyumun yalnızca %0,1'ini içerdiği stabil bir kalsiyum izotopudur. Deneyciler, bu konfigürasyonun süper ağır elemanların ömrünü uzatmanın etkisini hissetmeyi mümkün kılacağını umuyordu. Deneyi gerçekleştirmek için, bilinen tüm hızlandırıcılardan onlarca kat daha fazla kalsiyum-48 ışın gücüne sahip bir hızlandırıcıya ihtiyaç vardı. Beş yıl içinde Dubna'da böyle bir hızlandırıcı yaratıldı; bu, son 25 yılda diğer ülkelerdeki deneylerden yüzlerce kat daha doğru bir deney yapmayı mümkün kıldı.

Gerekli yoğunlukta bir kalsiyum ışını alan deneyciler, plütonyum hedefini ışınlıyor. İki çekirdeğin füzyonu sonucunda yeni bir elementin atomları oluşursa, bunların hedeften dışarı uçması ve ışınla birlikte ilerlemeye devam etmesi gerekir. Ancak bunların kalsiyum iyonlarından ve diğer reaksiyon ürünlerinden ayrılması gerekir. Bu işlev ayırıcı tarafından gerçekleştirilir.

MASHA (Süper Ağır Atomların Kütle Analizörü) - nükleer ayırma kurulumu

Hedef katmandan fırlatılan geri tepme çekirdekleri, birkaç mikrometre derinlikte bir grafit toplayıcıda durur. Kolektörün yüksek sıcaklığı nedeniyle iyon kaynağı odasına yayılırlar, plazmadan dışarı çekilirler, elektrik alanı tarafından hızlandırılırlar ve dedektöre doğru hareket ederken manyetik alanlar tarafından kütlesel olarak analiz edilirler. Bu tasarımda bir atomun kütlesi 1/3000 doğrulukla belirlenebilmektedir. Dedektörün görevi, kendisine ağır bir çekirdeğin çarptığını belirlemek, enerjisini, hızını ve durduğu yerin konumunu yüksek doğrulukla kaydetmektir.

Ayırıcı çalışma şeması

Bir "kararlılık adası"nın varlığına ilişkin teoriyi test etmek için bilim insanları, 114. elementin çekirdeğinin bozunma ürünlerini gözlemlediler. Teori doğruysa, 114. elementin ortaya çıkan çekirdekleri kendiliğinden fisyona karşı dirençli olmalı ve alfa radyoaktif olmalı, yani iki proton ve iki nötrondan oluşan bir alfa parçacığı yaymalıdır. 114. elementi içeren bir reaksiyon için 114. elementten 112. elemente geçiş gözlemlenmelidir. Daha sonra 112'ncinin çekirdekleri de alfa bozunumuna uğrar ve 110'uncunun çekirdeklerine dönüşür ve bu böyle devam eder. Üstelik yeni elementin ömrü, daha hafif çekirdeklerin ömründen birkaç kat daha uzun olmalıdır. Dubna fizikçilerinin gördüğü, varlığı teorik olarak tahmin edilen tam da bu kadar uzun ömürlü olaylardı. Bu, 114 nolu elemanın halihazırda süper ağır elemanlar için bir stabilite adası oluşturan yapısal kuvvetlerin etkisini deneyimlediğinin doğrudan bir göstergesidir.

114 ve 116. elementlerin bozunum zincirlerine örnekler

116. elementin sentezine ilişkin deneyde, Dimitrovgrad'daki Nükleer Reaktörler Bilimsel Araştırma Enstitüsü'ndeki güçlü bir reaktörde elde edilen, hedef olarak benzersiz bir madde olan küryum-248 kullanıldı. Aksi takdirde deney, 114'üncü elementin aranmasıyla aynı modeli izledi. 116. elementin bozunma zincirinin gözlemlenmesi, 114. elementin varlığına dair daha fazla kanıt sağladı; bu kez daha ağır bir "ana"nın bozunması sonucunda elde edildi. 116. element durumunda, deneysel veriler aynı zamanda çekirdekteki nötron sayısının artmasıyla birlikte yaşam süresinde de önemli bir artış olduğunu gösterdi. Yani, ağır elementlerin sentezinin modern fiziği “kararlılık adası” sınırına yaklaşmıştır. Ayrıca 116. elementin bozunması sonucu oluşan atom numarası 108, 109 ve 110 olan elementlerin dakika ömrüne sahip olması, bu maddelerin kimyasal özelliklerinin modern radyokimya yöntemleri kullanılarak incelenmesini ve deneysel olarak doğrulanmasını mümkün kılacaktır. Tablodaki elementlerin kimyasal özelliklerinin periyodikliğine ilişkin Mendeleev yasasının temeli. Ağır elementlerle ilgili olarak, 112. elementin kadmiyum ve cıva, 114. elementin ise kalay, kurşun vb. özelliklere sahip olduğu varsayılabilir. Kararlılık adasının tepesinde, ömrü milyonlarca yıl olan süper ağır elementlerin bulunması muhtemeldir. Bu rakam Dünya'nın yaşına ulaşmamaktadır, ancak süper ağır elementlerin doğada, Güneş Sistemimizde veya kozmik ışınlarda yani Galaksimizin diğer sistemlerinde bulunması hala mümkündür. Ancak şu ana kadar "doğal" süper ağır elementleri aramaya yönelik deneyler başarılı olmadı.

Şu anda JINR, periyodik tablonun 119. elementini aramak için bir deney hazırlıyor ve Nükleer Reaksiyonlar Laboratuvarı, ağır iyon fiziği ve süper ağır elementlerin sentezi alanında dünya lideridir.

Anna Maksimçuk,
JINR Araştırmacısı,
özellikle R&D.CNews.ru için

İlginç elbette. Çok daha fazla kimyasal elementin ve hatta neredeyse kararlı olanların keşfedilebileceği ortaya çıktı.

Şu soru ortaya çıkıyor: Yeni, neredeyse istikrarlı unsurları aramaya yönelik bu oldukça pahalı girişimin pratik anlamı nedir?

Görünüşe göre bu unsurları üretmenin bir yolunu bulduklarında göreceğiz.

Ama şimdi bir şey zaten görülüyor. Örneğin, herhangi biri "Predator" filmini izlemişse, yırtıcı hayvanın kolundaki bileziğinde kendi kendini yok eden bir cihaz vardır ve patlama oldukça güçlüdür. İşte burada. Bu yeni kimyasal elementler uranyum-235'e benzer, ancak kritik kütle gram cinsinden ölçülebilir (ve bu maddenin 1 gramı, 10 ton TNT'nin patlamasına eşdeğerdir - yalnızca beş kopeklik madeni para büyüklüğünde iyi bir bomba) ).

Bu nedenle bilim insanlarının çok çalışması, devletin ise masraflardan kısmaması çok mantıklı.

28 Kasım 2016'da, Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC) dört süper ağır elemente isim atadı: nihonyum (periyodik tablonun 113. elementi), moskovyum (115. element), tennesin (117. element) ve oganesson (118. element) ). Moscovium, tennessine ve oganesson ilk olarak Rusya Federasyonu'nda Amerikalı fizikçilerin işbirliğiyle elde edildi. Bu tarihin yıldönümünde N+1 Yandex Yayınevi ile birlikte sizi bir simyacı olarak hayal etmeye ve bir parçacık hızlandırıcıda bir (veya şansınıza bağlı olarak birkaç) süper ağır elementi sentezlemeye davet ediyor.

Atom numarası 100'den büyük olan süper ağır kimyasal elementler ancak yüklü parçacık hızlandırıcılardaki füzyon reaksiyonları yoluyla elde edilebilir. İçlerinde, daha hafif mermi çekirdekleriyle ağır bir hedef çekirdeğe ateş ediliyor. Mermi ve hedef çekirdeklerin doğru bir şekilde vurulması ve füzyonu durumunda yeni elementlerin çekirdekleri ortaya çıkar. Amatör bir simyacı gibi hissetme ve yeni bir element yaratma fırsatına sahipsiniz. Mermi çekirdekleriniz ve hedef çekirdekleriniz emrinizde. Bir çift seçin ve “Hızlandırıcıyı Etkinleştir” düğmesine tıklayın. Doğru çifti seçerseniz, süper ağır bir element elde edecek, onun bozunma ürünlerini görecek ve gerçekte kim tarafından ve ne zaman sentezlendiğini öğreneceksiniz.

Ayrıca Yandex Yayıncılık ile birlikte süper ağır unsurlarla ilgili internette sıkça sorulan soruların yanıtlarını da hazırladık. Cevabı görmek için bir sorunun üzerine tıklayın.

Hala kaç tane süper ağır elementin keşfedilebileceğini tahmin etmek mümkün mü? Çekirdeğin içinde elementin kütlesini sınırlayacak maksimum sayıda proton var mıdır?

Bu tür tahminlerin tümü atom çekirdeğinin stabilitesine ilişkin modern modellere dayanmaktadır. En saf düşüncelere dayanarak, pozitif yüklü protonlar arasındaki Coulomb itmesinin güçlü etkileşim nedeniyle aralarındaki bağ gücüyle telafi edildiği herhangi bir çekirdeğin kararlı olabileceği görülüyor. Bunu yapmak için her durumda çekirdekte belirli sayıda yüksüz nötron bulunmalıdır, ancak nötron ve proton sayısı arasındaki oran atom çekirdeğinin stabilitesi için yeterli bir koşul değildir. Nükleonların kuantum doğası burada devreye giriyor: yarım tam sayı dönüşe sahipler ve elektronlar gibi çiftler halinde kümelenme ve dolu enerji seviyeleri oluşturma eğilimindeler.

Bu etkiler, proton-nötron sistemlerinin çeşitli bozunma yollarına göre stabilitesinde farklılıklara yol açar - kendiliğinden fisyon (kuantum mekaniksel etkilerin bir sonucu olarak ortaya çıkar ve harici uyarım olmadan, daha hafif çekirdeklere ve nötronlara ayrılmaya yol açar) ve ayrıca Sırasıyla bir alfa parçacığı veya elektronun (veya pozitron) emisyonu ile α- ve β-bozunması. Bozunma kanallarının her birine bağlı olarak, her çekirdeğin kendi ömrü vardır. Bu nedenle, bir elementin atom numarasındaki artışla birlikte, kendiliğinden fisyon olasılığı keskin bir şekilde artar, bu da süper ağır elementlerin kararlı çekirdeklerinin varlığına önemli kısıtlamalar getirir - bunların hepsi oldukça kısa bir yarı ömre sahip kararsız olmalıdır. Bu nedenle kurşundan daha ağır olan tüm elementlerin kararlı izotopları yoktur; bunların tümü radyoaktiftir.

Ancak teori, süper ağır elementler arasında bile nispeten uzun ömürlü izotopların bulunabileceğini öngörüyor. Proton ve nötron oranlarının uygun olduğu ve proton ve nötron seviyelerinin tamamen dolu olduğu sistemler için bunların mevcut olması gerekir. Ancak bu tür elementleri sentezlemek henüz mümkün olmadı ve yakın gelecekte en yakın “kararlılık adasına” (184 nötronlu flerovyum çekirdeği için tahmin edilen) ulaşmak mümkün görünüyorsa, o zaman mümkün olacak. kesinlikle kararsız sistemler arasında bir sonraki dolu kabuğa sahip daha ağır çekirdekleri bulmak imkansız olmasa da çok daha zordur.

Bununla birlikte, tüm bu tahminlerin nispeten küçük çekirdekler için iyi çalışan modellere dayandığını, ancak örneğin süper ağır elementler için çekirdeğin şeklinin küreselden oldukça belirgin bir şekilde sapmaya başladığını ve bunun da düzeltmelerin yapılmasını gerektirdiğini belirtmekte fayda var. bu modellere.

Süper ağır elemanların pratik kullanımları var mı? Ya da belki gelecekte ortaya çıkacak?

Şu anda süper ağır elemanların pratik bir kullanımı yok. Bunun birkaç nedeni var. Birincisi, sentezleri oldukça uzun süren, bunun sonucunda çok az sayıda çekirdeğin oluştuğu son derece karmaşık bir teknolojik süreçtir. İkincisi, atom numarası yüzden fazla olan tüm elementler arasında yalnızca fermiyum (100'üncü element) ve mendelevyum (101'inci), sırasıyla 100 ve 50 günlük yarı ömre sahip nispeten kararlı izotoplara sahiptir. Kalan süper ağır elementler için, sentezlenmiş en kararlı izotoplar bile en iyi ihtimalle birkaç on saat içinde, daha sıklıkla ise saniyeler, hatta milisaniyeler içinde bozunur.

Bu nedenle, şimdilik süper ağır çekirdeklerin sentez süreci, yalnızca nükleon-nükleon etkileşimi ve kuarklar arasındaki etkileşimin incelenmesiyle ilişkili temel ilgi alanıdır. Sentezlenen izotopların özellikleri, yalnızca Dünya'daki atomların çekirdeklerini incelemek için değil, aynı zamanda örneğin çekirdeğinde nükleon yoğunluğunun önemli ölçüde daha yüksek olduğu nötron yıldızlarını incelerken de kullanılabilecek daha doğru teorik modeller oluşturmaya yardımcı olur. atom çekirdeğindeki yoğunluktan daha fazladır.

Bilim adamları gelecekte süper ağır elementlerin, özellikle tıpta veya endüstride sensörlerin veya radyografik yöntemlerin geliştirilmesiyle ilgili bazı pratik uygulamalara sahip olabileceğini düşünüyor. Belki bunlar şu anda tahmin edilemeyen yeni kullanım yöntemleri olacaktır, ancak önümüzdeki yıllarda kesinlikle beklenmemesi gerekir, çünkü bunun için üretim teknolojilerinin kökten değişmesi gerekiyor.

Süper ağır elementlerin kararlı izotoplarını elde etmek mümkün mü, yoksa hepsi sadece radyoaktif mi olacak?

Periyodik tabloda kurşundan sonra yer alan elementlerin kararlı izotopları henüz bilinmemektedir. Periyodik tablodaki kurşunun seri numarası 82'dir. Bu, bizmuttan başlayarak tüm elementlerin şu veya bu şekilde radyoaktif olacağı anlamına gelir. Ancak bu elementlerin yarı ömürleri çok geniş sınırlar içerisinde değişebilir. Bu nedenle, bizmutun daha önce kararlı olduğu düşünülen en kararlı izotopunun yarı ömrü 2 × 1019 yıldır, bu da Evrenin yaşından birkaç kat daha büyüktür.

Şu anda sentezlenen süper ağır elementlerin izotopları (element tablosundaki seri numarası yüzden fazla olan) bizmutunkinden önemli ölçüde daha kısa bir yarı ömre sahiptir ve yüz günden bir milisaniyenin kesirlerine kadar değişir. Bunların hepsi aynı zamanda radyoaktiftir.

Ancak teorik tahminlere göre çekirdeğinde belirli sayıda proton ve nötron bulunan bazı elementlerin yarılanma ömründe ciddi bir artış mümkün. Çekirdekteki gerekli nötron ve proton sayısı, tamamen dolu nötron ve proton kabuklarına karşılık gelir ve muhtemelen protonlar için 114'e ve nötronlar için 184'e eşit olmalıdır. Teorik olarak böyle bir konfigürasyon, yarı ömrün yüzlerce mikrosaniyeden 105 yıla çıkmasına yol açmalıdır. Proton ve nötron sayılarının bu değerlere yakın olduğu çekirdeklerin göreceli kararlılığı, süper ağır elementler arasında bir “kararlılık adasının” varlığını akla getiriyor. Ancak varlığını deneysel olarak doğrulamak henüz mümkün olmadı. Ancak çekirdeklerin ömründeki bu kadar önemli bir artış bile bu izotopları kararlı hale getirmeyecek; radyoaktif kalacaklar.

Doğadaki süper ağır elementleri tespit etmek en azından teorik olarak mümkün mü? Ya da en azından bu tür elementlerin var olduğunu kanıtlayacak olan bozunma ürünleri?

Süper ağır elementlerin hiçbiri doğada bulunmadı (hepsinin çok kısa yarı ömürleri olduğu göz önüne alındığında bu şaşırtıcı değil). Doğada bugüne kadar bulunan en yüksek atom numarasına sahip element, çekirdeğinde 92 proton bulunan uranyumdur.

1970'lerin başında, doğal minerallerde 108 seri numaralı bir elementin (daha sonra hassium adı altında sentezlendi) varlığı bildirildi; yaklaşık on yıl önce toryum örneklerinde 122 elementinin izleri keşfedildi, ancak bu gerçekler doğrulanmadı.

Dünya'da, kararlı süper ağır çekirdeklerin sentezi için gerekli koşullar mevcut değildir ve hiçbir zaman da var olmamıştır, ancak süpernova patlamaları sırasında bu koşullara yakın koşulların elde edilebileceğine inanılmaktadır. Bu durumda sıcaklık, nötronların çekirdekler tarafından hızlı bir şekilde emilmesini tetiklemek için yeterli değerlere yükselir (sözde r-süreci). Şimdiye kadar, bu tür süreçlerde seri numarası 100'ün üzerinde olan elementlerin doğal oluşumuna dair güvenilir bir kanıt kaydedilmedi, ancak içlerinde süper ağır element izlerinin varlığını belirlemek için kozmik ışınların bileşimi üzerine çalışmalar yapılıyor. Özellikle 2011 yılında göktaşı maddesinde atom numarası 100'ün üzerinde olan parçacıkların keşfi tartışılmıştı. Ancak bu veriler de doğrulanmadı.

"Transfermiyum savaşları" ifadesi nereden geldi ve yeni bir unsurun sentezinde şu veya bu grubun önceliği sorusu neden bu kadar sık ​​​​ortaya çıkıyor?

Bu ifade genellikle 20. yüzyılın 60'lı ve 70'li yıllarında keşfedilen 104, 105 ve 106 seri numaralı unsurların keşfinde ABD ile SSCB arasında öncelik konusundaki anlaşmazlıkları ifade etmek için kullanılır. “Transfermiyum savaşları” terimi (tüm bu elementler periyodik tabloda fermiyumdan hemen sonra yer almaktadır) ilk olarak 1994 yılında önerilmiştir. Sovyetler Birliği'nde sentez, ABD'nin Dubna kentindeki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü'nde - Lawrence Berkeley ve Livermore Ulusal Laboratuvarlarında gerçekleştirildi. 104. elementi sentezlemeye yönelik ilk başarılı girişimler artık 1964'e, 105. elementten 1970'e ve 106. elementten 1974'e kadar uzanmaktadır.

Sovyet tarafı, 104. ve 105. elementlerin ilk kez Dubna'da sentezlendiğine inandı ve bunlar için sırasıyla "kurchatovy" ve "nielsborium" isimlerini kullandı. Amerikalı bilim adamları, Sovyet deneylerinin sonuçlarını eleştirdiler ve bu fizik unsurlarını laboratuvarlarında ilk elde edenlerin kendileri olduğunu savundular ve bunlara "rutherfordium" ve "ganium" (sırasıyla Ernest Rutherford ve Otto Hahn'ın onuruna) adını verdiler. Ancak o dönemde senteze ilişkin verilerin önemli bir kısmının kapalı olması nedeniyle, şu veya bu grubun önceliğini kesin olarak belirlemek oldukça zordu.

Bu nedenle öncelik belirleme süreci 30 yıl sürdü ve Soğuk Savaş'ın unsurlarından biri haline geldi. Sadece 1994 yılında, bilinen verileri gözden geçiren ve elementler için kendi isim çeşitlerini öneren uluslararası bir komisyon toplandı. Başlangıçta, alınan kararlardan bazıları tartışmalıydı; özellikle unsurların hala yaşayan bir kişinin (Glenn Seaborg) onuruna isimlendirilmesi, ilk tekliflerle ilgili olarak ismin bir unsurdan diğerine aktarılması (buna üçüncü bir tarafın dahil olması). tartışma - bilim adamlarının 107., 108. ve 109. elementleri sentezlediği Alman Ağır Elementler Araştırma Derneği).

Sonuç olarak uzlaşmacı bir çözüm bulundu ve 1997'de unsurların öncelikleri ve isimleri nihayet onaylandı. Özellikle Sovyet ve Nazi nükleer projeleriyle bağlantılı Igor Kurchatov ve Otto Hahn'ın isimlerinin yaşatılmamasına karar verildi. 104'üncü ve 106'ncı elementler artık Amerikan tarafının önerdiği isimleri kullanıyor (rutherfordium ve seaborgium), 105'inci element - Sovyet bilim adamlarının erdemleri nedeniyle dubnium olarak adlandırıldı; 107'nci, 108'inci ve 109'uncu elementler için önerilen isimleri kullanıyorlar Alman bilim adamları tarafından - bohrium, hassium ve meitnerium (bunlardan yalnızca ilki önerilen seçenekten farklıdır - başlangıçta buna nilsborium denmesi önerildi). Artık verilerin açıklığı ve öğelere ad atamak için öngörülen prosedür sayesinde, öncelikli konular çok daha kolay çözülüyor.

16. yüzyıl simya el yazması “Güneşin İhtişamı”ndan minyatür

Süpernova patlamalarında süper ağır elementler yaratılabilir mi? Peki bu doğumu kaydedebilir miyiz?

Süpernova patlamalarının uranyum veya toryum gibi çok ağır elementlerin çekirdeklerini üretebildiği biliniyor. Bu çekirdekler, hızlı nötron yakalama mekanizması (sözde r-süreci) tarafından oluşturulur. Bir süpernova patlamasının bu süreci tetiklemeye yetecek kadar sıcaklık (yaklaşık dört milyar derece) ürettiğine inanılıyor. Ancak bu koşullar altında bile en ağır çekirdeklerin oluşma sıklığı çok yüksek değildir. Ayrıca, süpernovaların patlaması sırasında uranyum ve toryuma ek olarak, örneğin kaliforniyumun (bu 98. elementtir) oluşumunun da mümkün olduğuna inanılmaktadır.

R-sürecinin bir sonucu olarak daha ağır çekirdeklerin oluşması için, bir termonükleer reaksiyonun başlatılması gereklidir - bu nedenle, örneğin Dünya'da einsteinyum (99. element) ve fermiyumun (100. element) sentezlenmesi mümkün olmuştur. ilk kez. Birkaç termonükleer patlamanın, r-sürecinin bir sonucu olarak bir kararlılık adasının elde edilmesine yol açabileceği varsayılmaktadır. Ancak günümüzde süpernova patlamalarında bu koşulların sağlanamadığı ve atom numarası 100'ün üzerinde elementlerin oluşmadığı genel kabul görmektedir. Bununla birlikte, süpernova patlamaları sırasında oluşabilen kararlı süper ağır elementlerin izleri, örneğin kozmik ışınlarda ve bunların ışınladığı meteorlarda aranmaya devam ediliyor. Daha hafif elementlerin (örneğin uranyum veya kaliforniyum) sentezinin doğrulanması, kendiliğinden fisyon ürünlerinin spektroskopik çalışmaları ile gerçekleştirilir.

Süper ağır elementlerin sentez reaksiyonları, teorik hesaplamalara göre çalışması gerekirken neden bu kadar sıklıkla başarısız oluyor?

Süper ağır çekirdekler, daha hafif çekirdeklerin birbirleriyle füzyon reaksiyonuyla üretilir. Bunu yapmak için, daha ağır elementlerden oluşan bir hedef, daha hafif olanların çekirdekleriyle bombalanır. Gerekli sayıda proton ve nötron içeren bir çekirdek elde etmek için hedef ve mermi olarak kullanılan çekirdekleri doğru seçmeniz gerekir. Burada istenilen çekirdeğin oluşma ve tespit edilme olasılığını azaltan çeşitli sorunlar olabilir.

İlk olarak, istenen çekirdeği oluşturmak için, elektrostatik bariyerin üstesinden gelmek gerekir - sonuçta, çarpışan çekirdeklerin her ikisi de oldukça büyük bir pozitif yüke sahiptir (ve protonlar arasındaki kısa mesafelerde çekici kuvvetler etki etmeye başlamadan önce, uzun menzilli elektrostatik itme gerekir) üstesinden gelinebilir). Bunu yapmak için, hedefin bombardıman edildiği çekirdeklere başlangıçta yeterince yüksek bir enerji verilmesi gerekir.

Bu engeli azaltmak için, gelen parçacıklar olarak oldukça fazla sayıda protona sahip çekirdeklerin kullanılması daha avantajlıdır. Ancak şu anda seçenekleri sınırlıdır. Daha önce, yeni çekirdeklerin sentezlenmesi için kurşun, plütonyum veya uranyum gibi ağır elementlerden oluşan hedefler, neon-22 veya oksijen-18 gibi nispeten hafif çekirdeklerle bombardıman ediliyordu. Daha sonra bu amaçlar için daha ağır elementlerin çeşitli izotopları kullanıldı: demir-58, nikel-62, nikel-64 veya çinko-70. Çeşitli hedeflerin kalsiyum-48 izotopuyla reaksiyon ürünleri son derece önemli hale geldi.

Bir uranyum hedefinin süper ağır elementlerden (aynı uranyum, kaliforniyum, ayştaynyum) gelen iyonlarla bombardıman edildiği reaksiyonlar umut verici kabul ediliyor. Çekirdek oluşma olasılığını arttırmak için, gelen çekirdeğin nispeten küçük bir açısal momentuma sahip olması ve ortaya çıkan "bileşik çekirdeğin" küresele yakın bir şekle sahip olması gerekir. Bu gerekliliklerin ihlali reaksiyonların oluşmamasına yol açar. Bununla birlikte, parametrelerin doğru seçilmesiyle bile sentez süreci çok uzundur; hedefin birkaç ay boyunca ışınlanması, arzu edilen yüzlerce çekirdeğin sentezine yol açabilir.

Bu nedenle, füzyon reaksiyonlarında kullanılabilecek izotopların sınırlı seçimi, teknik açıdan kompleksleri, uygulanması ve uzun reaksiyon süreleri, istenen çekirdeklerin sentezi olasılığını önemli ölçüde azaltır - hatta buna göre, Teorik tahminlerin istikrarlı olması gerekir.

Daha önce “istikrar adasının” merkezinin 114. element bölgesinde olması gerektiğine inanılıyordu, peki modern fikirlere göre “istikrar adası” nerede bulunuyor? Belki de hiç yoktur?

Çekirdeğin kabuk modeline göre "kararlılık adasının" merkezi, tamamen dolu proton ve nötron kabuklarına karşılık gelir - sıra numarası 114 ve kütle numarası 298 olan bir izotop, yani aşağıdakilerden oluşan bir çekirdek: 114 proton ve 184 nötron.

Bazı bilim adamları "kararlılık adası"nın merkezinin bir sonraki proton "sihirli numarasına" karşılık gelebileceğine ve dolayısıyla 120 numaralı elementin (ve hatta belki 126 numaralı elementin) daha kararlı olması gerektiğine inanıyor. Ayrıca α bozunması olasılığının yüksek olması nedeniyle kararlılık merkezi 114 sayısından 112. ve 110. elementlere kayabilir.

Nispeten kararlı bir çekirdeğin oluşması için sadece içindeki proton sayısı değil, nötron sayısı da önemli olduğundan, izotop seçiminin sınırlı olması nedeniyle gerekli sayıda nükleonla izotopların sentezlenmesi bugüne kadar mümkün olmamıştır. deneyde. Dolayısıyla bir “istikrar adası”nın varlığını doğrulayacak hiçbir veri mevcut değil. Bununla birlikte, süper ağır elementlerin daha az kararlı izotopları için yapılan ölçümler, teorik modellerin verileriyle oldukça uyumludur.

Ancak şunu da belirtmekte fayda var ki, “kararlılık adası”nın konumu, çok sayıda nötron veya protonla tam olarak doğru çalışmayabilecek çekirdeğin kabuk modeli kavramı çerçevesinde belirleniyor. Özellikle, nötron fazlalığı olan çekirdekler için kuarkların etkileşimiyle ilişkili bazı etkiler, bu yöntem kullanılarak açıklanamaz.

“İstikrar adası”nın merkezindeki elementlerin ömrü ne kadardır?

Teorik tahminlere göre “kararlılık adasının” merkezi, 114 proton ve 184 nötrondan oluşan bir çekirdeğe karşılık geliyor. Bu kadar ağır bir izotopu sentezlemek henüz mümkün olmadı. Ancak teorik modellere göre çekirdekteki nükleonların tam olarak bu sayısı tamamen dolu enerji kabuklarına karşılık gelmektedir.

Bu elementlerin yarı ömürlerine gelince, nükleer fisyon meydana geldiğinde, üç olası süreç dikkate alınmalıdır: kendiliğinden nükleer fisyon ve ayrıca α- ve β-bozunması. Bu nedenle, model tahminlerine göre 298 114'ün yarı ömrü, kendiliğinden fisyona göre yaklaşık 10 16 yıl, α bozunmasına göre 10 yıl ve β bozunmasına göre yaklaşık 10 5 yıl olmalıdır.

Her türlü bozunma dikkate alındığında en kararlı çekirdeğin 298 110 çekirdeği olduğu ortaya çıkıyor. Teoriye göre yarı ömrü yaklaşık 10 9 yıl olmalıdır. Bununla birlikte, kararlı çekirdeklerin bölgesi nispeten geniştir ve 110'dan 114'e kadar çift sayıda proton ve 180'den 184'e kadar çift sayıda nötron içeren hemen hemen tüm çekirdeklerin yarı ömrü 1 yıldan fazladır.

Şu ana kadar bu rakamlar yalnızca teorik hesaplamaların sonucudur. 114 elementinin (flerovyum Fl) bugüne kadar deneysel olarak elde edilen en ağır ve en kararlı izotopu 289 Fl'dir. Yarı ömrü yaklaşık 30 saniyedir. 110. elementin en kararlı izotopunun (darmstadtium Ds) periyodu yaklaşık 10 saniyedir. Bununla birlikte deneysel olarak elde edilen değerler teorik modellerin tahminleriyle oldukça iyi uyum göstermektedir, bu nedenle istenilen çekirdeğin çok sayıda nötronla sentezlenmesi mümkünse ömürleri önemli ölçüde artabilir.

On yıl önce bilim insanları ikinci bir “istikrar adası”nın olabileceğini söylemişti. Onu bulmayı başardın mı?

Genel olarak, modern teorik modellere göre, elementlerin gözlemlenebilir bölgesinde, nükleon sayısı eşit olduğunda tamamen dolu nötron ve proton kabuklarına sahip çekirdeklere karşılık gelecek iki değil, hatta daha fazla "kararlılık adası" mevcut olabilir. sözde "sihirli sayı"ya. Şu anda "kararlılık adası" olabilecek bir element, 114 proton ve 184 nötrondan oluşan bir izotopa karşılık geliyor. Çekirdeğin modern kabuk modellerine göre, protonlar için bir sonraki “sihirli sayılar” 126 ve 164, nötronlar için ise 196, 228 ve 272'dir.

120 ya da 126 protonlu nispeten kararlı çekirdeklerin olası varlığı uzun süredir konuşuluyordu ve on yıl önce 164. element bölgesinde bir “kararlılık adasının” olası varlığından söz ediliyordu. Ancak 120'nci elementin nispeten yakın gelecekte olası bir çalışması hala beklenebilirse o zaman 126'ncı, özellikle de 164'üncü elementin deneysel çalışmasından bahsetmeye gerek yok. Bunun için, düşük konsantrasyonlarda kısa ömürlü izotoplarla çalışmaya izin verecek yeni ağır çekirdek hızlandırıcılarına ihtiyaç vardır. Şu anda böyle bir cihaz yok.

Şu anda sentezi doğrulanan en ağır element atom numarası 118 olan oganesson'dur. Ayrıca bu tür ağır çekirdekler için kullanılan teorik modellerin uygulanabilirliğinin de kanıtlanmadığını belirtmekte fayda var.

Nötron yıldızları dev bir atom çekirdeği olarak görülebilir mi? Değilse, temel fark nedir?

Hayır, bir nötron yıldızı, esas olarak protonlardan ve nötronlardan oluşmasına rağmen dev bir atom çekirdeğine pek benzemez. Aslında yıldız oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir - farklı özelliklere sahip en az beş katman ve ağır atom çekirdekleri, önemli bileşenlerden biri olarak bazılarının bir parçasıdır. Üstelik bir nötron yıldızının dış katmanlarında örneğin elektronlar bulunur. Ve nötron yıldızının merkezine daha yakın olan iç katmanlarda çok sayıda serbest nötron var.

Atom çekirdeğinin Dünya'daki maksimum nötron ve proton yoğunluğuna sahip kuantum mekaniksel bir sistem olmasına rağmen, nötron yıldızlarında nükleon yoğunluğu çok daha yüksektir. Nötron yıldızlarının boyutu yalnızca birkaç on kilometredir ve kütleleri çoğu zaman Güneş'in kütlesini aşar; yıldızın merkezine o kadar yakın ki, çok yüksek bir yoğunluğa sahiptir - herhangi bir atom çekirdeğinden birkaç kat daha fazla. Bir nötron yıldızının çekirdeği yalnızca yüzde birkaç elektron ve proton içerir; büyük kısmı Fermi sıvı halindeki nötronlardan oluşur. Yıldızın tam merkezinde - iç çekirdekte - nükleonların yoğunluğu atom çekirdeğindeki yoğunluktan 10-15 kat daha yüksek olabilir, ancak bu kadar yoğun sistemlerde parçacıkların tam bileşimi, durumu ve etkileşim mekanizmaları güvenilir değildir. bilinen.

Nötron bakımından zengin çekirdekler üzerine yapılan çalışmalar, nötronların ve kuarkların bir nötron yıldızının çekirdeğinde nasıl etkileşime girebileceği hakkında önemli bilgiler sağlar, ancak bir nötron yıldızının merkezindeki nükleonların durumu, her halükarda, nötron yıldızının merkezinde gözlemlenebilenden çok farklıdır. En ağır elementlerin bile atom çekirdekleri.

Alexander Dubov

BİR SINIR VAR MI?
PERİYODİK TABLO
D.I.MENDELEEV?

YENİ ELEMANLARI KEŞFETMEK

PÇevremizdeki madde çeşitliliğinin nispeten az sayıda kimyasal elementin farklı kombinasyonlarının sonucu olduğu ortaya çıktığında, kimyasal elementlerin sistemleştirilmesi sorunu 19. yüzyılın ortalarında yakından ilgi gördü.

Elementlerin ve bunların bileşiklerinin kaosunda, büyük Rus kimyager D.I. Mendeleev, kendi periyodik element tablosunu oluşturarak düzeni yeniden sağlayan ilk kişi oldu.

1 Mart 1869, Mendeleev'in bunu bilim camiasına duyurduğu periyodik yasanın keşfedildiği gün olarak kabul edilir. Bilim adamı, o dönemde bilinen 63 elementi tablosuna öyle bir şekilde yerleştirdi ki, bu elementlerin ve bileşiklerinin temel özellikleri, atom kütleleri arttıkça periyodik olarak değişiyordu. Tablonun yatay ve dikey yönlerinde elementlerin özelliklerinde gözlenen değişiklikler katı kurallara tabiydi. Örneğin, Ia grubu elementlerinde açıkça ifade edilen metalik (bazik) karakter, yatay tablo boyunca atom kütlesinin artmasıyla azalmış ve dikey olarak artmıştır.

Keşfedilen yasaya dayanarak Mendeleev, henüz keşfedilmemiş bazı elementlerin özelliklerini ve bunların periyodik tablodaki yerlerini tahmin etti. Zaten 1875'te "ekaaluminyum" (galyum) keşfedildi, dört yıl sonra - "ekabor" (skandiyum) ve 1886'da - "ekasilicon" (germanyum). Daha sonraki yıllarda periyodik tablo, yeni elementlerin araştırılmasında ve özelliklerinin tahmin edilmesinde bir rehber görevi gördü ve hala da hizmet ediyor.

Ancak ne Mendeleev ne de çağdaşları, elementlerin özelliklerinin periyodikliğinin nedenlerinin neler olduğu, periyodik sistemin sınırlarının var olup olmadığı ve nerede olduğu sorusuna cevap veremedi.

Mendeleev, elementlerin özellikleri ile atom kütlesi arasında sunduğu ilişkinin nedeninin atomların karmaşıklığında yattığına dair bir önseziye sahipti.

Periyodik kimyasal elementler sisteminin yaratılmasından yalnızca yıllar sonra, atomun karmaşık yapısı E. Rutherford, N. Bohr ve diğer bilim adamlarının çalışmalarında kanıtlandı. Atom fiziğinin daha sonraki başarıları, kimyasal elementlerin periyodik tablosundaki pek çok belirsiz problemin çözülmesini mümkün kıldı. Öncelikle bir elementin periyodik tablodaki yerinin atom kütlesine göre değil çekirdeğin yüküne göre belirlendiği ortaya çıktı.

Elementlerin ve bileşiklerinin kimyasal özelliklerinin periyodikliğinin doğası netleşti. Atom, merkezinde pozitif yüklü bir çekirdeğin bulunduğu ve çevresinde negatif yüklü elektronların döndüğü bir sistem olarak görülmeye başlandı. Bu durumda elektronlar perinükleer boşlukta gruplanır ve belirli yörüngelerde hareket ederek elektron kabuklarına girer., Bir atomun tüm elektronları genellikle sayılar ve harfler kullanılarak gösterilir. Bu gösterime göre, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ana kuantum sayıları elektron kabuklarını ifade eder ve harfler, S, P, D F Atom, merkezinde pozitif yüklü bir çekirdeğin bulunduğu ve çevresinde negatif yüklü elektronların döndüğü bir sistem olarak görülmeye başlandı. Bu durumda elektronlar perinükleer boşlukta gruplanır ve belirli yörüngelerde hareket ederek elektron kabuklarına girer. G Atom, merkezinde pozitif yüklü bir çekirdeğin bulunduğu ve çevresinde negatif yüklü elektronların döndüğü bir sistem olarak görülmeye başlandı. Bu durumda elektronlar perinükleer boşlukta gruplanır ve belirli yörüngelerde hareket ederek elektron kabuklarına girer.– her kabuğun alt kabuklarına (yörüngelerine). Bir atomun tüm elektronları genellikle sayılar ve harfler kullanılarak gösterilir. Bu gösterime göre, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ana kuantum sayıları elektron kabuklarını ifade eder ve harflerİlk kabuk (çekirdekten itibaren sayılır) yalnızca Atom, merkezinde pozitif yüklü bir çekirdeğin bulunduğu ve çevresinde negatif yüklü elektronların döndüğü bir sistem olarak görülmeye başlandı. Bu durumda elektronlar perinükleer boşlukta gruplanır ve belirli yörüngelerde hareket ederek elektron kabuklarına girer.-, Bir atomun tüm elektronları genellikle sayılar ve harfler kullanılarak gösterilir. Bu gösterime göre, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ana kuantum sayıları elektron kabuklarını ifade eder ve harfler– her kabuğun alt kabuklarına (yörüngelerine). S-elektronlar, ikincisi sahip olabilir Atom, merkezinde pozitif yüklü bir çekirdeğin bulunduğu ve çevresinde negatif yüklü elektronların döndüğü bir sistem olarak görülmeye başlandı. Bu durumda elektronlar perinükleer boşlukta gruplanır ve belirli yörüngelerde hareket ederek elektron kabuklarına girer.-,
Bir atomun tüm elektronları genellikle sayılar ve harfler kullanılarak gösterilir. Bu gösterime göre, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ana kuantum sayıları elektron kabuklarını ifade eder ve harfler-, S– her kabuğun alt kabuklarına (yörüngelerine). P- Ve

- elektronlar, üçüncü –

Bir atomun çekirdeği pozitif yüklü parçacıklardan (protonlar ve elektriksel olarak nötr parçacıklar) - genellikle tek kelimeyle nükleon olarak adlandırılan nötronlardan oluşur. Bir elementin atom numarası (periyodik tablodaki yeri), belirli bir elementin atomunun çekirdeğindeki proton sayısı ile belirlenir. Kütle numarası A Bir elementin atomu proton sayılarının toplamına eşittir Z ve nötronlar N çekirdekte: = Bir elementin atomu proton sayılarının toplamına eşittir + ve nötronlar A

. Aynı elementin çekirdeğinde farklı sayıda nötron bulunan atomları onun izotoplarıdır.

Aynı elementin farklı izotoplarının kimyasal özellikleri birbirinden farklı değildir ancak nükleer özellikleri büyük ölçüde farklılık gösterir. Bu, öncelikle çekirdekteki proton ve nötron sayısının oranına önemli ölçüde bağlı olan izotopların stabilitesinde (veya kararsızlığında) kendini gösterir. Elementlerin ışığa dayanıklı izotopları genellikle eşit sayıda proton ve nötronla karakterize edilir. Nükleer yük, yani elementin tablodaki sıra sayısı arttıkça bu oran değişir. Kararlı ağır çekirdeklerde protonlardan neredeyse bir buçuk kat daha fazla nötron bulunur. Bir elementin atomu proton sayılarının toplamına eşittir Atomik elektronlar gibi nükleonlar da kabuklar oluşturur. Çekirdekteki parçacık sayısı arttıkça proton ve nötron kabukları ardı ardına doldurulur. Kabukları tamamen dolu olan çekirdekler en kararlı olanlardır. Örneğin, çok kararlı bir nükleer yapı, proton kabuklarını dolduran kurşun izotop Pb-208 ile karakterize edilir ( ve nötronlar = 126).

= 82) ve nötronlar (

Bu tür dolu nükleer kabuklar, periyodik tabloda ayrı bir grubu temsil eden soy gaz atomlarının dolu elektron kabuklarına benzer. Tamamen dolu proton veya nötron kabuklarına sahip kararlı atom çekirdekleri belirli sayıda "sihirli" proton veya nötron içerir: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114, 126, 184. Böylece genel olarak elementlerin atomları ve kimyasal özelliklerde nükleer özelliklerin periyodikliği de doğaldır. İzotop çekirdeklerindeki proton ve nötron sayısının farklı kombinasyonları arasında (çift-çift; çift-tek; tek-çift; tek-tek), çift sayıda proton ve çift sayıda nötron içeren çekirdeklerdir. en büyük istikrarla ayırt edilirler.

Proton ve nötronları çekirdekte tutan kuvvetlerin doğası henüz yeterince açık değildir. Nükleonlar arasında çok güçlü yerçekimi çekim kuvvetlerinin etki ettiğine ve bunun da çekirdeklerin stabilitesinin artmasına katkıda bulunduğuna inanılmaktadır. Geçen yüzyılın otuzlu yaşlarının ortalarında periyodik tablo o kadar geliştirildi ki 92 elementin konumunu gösteriyordu. Seri numarası 92, 1789'da Dünya'da bulunan son doğal ağır element olan uranyumdu.

Tablonun 92 unsurundan sadece seri numarası 43, 61, 85 ve 87 olan unsurlar otuzlu yıllarda kesin olarak tanımlanmamıştı. Daha sonra keşfedildi ve incelendi. Atom numarası 61 olan nadir toprak elementi prometyum, uranyumun kendiliğinden bozunmasının bir ürünü olarak cevherlerde küçük miktarlarda bulundu. Eksik elementlerin atom çekirdeklerinin analizi, hepsinin radyoaktif olduğunu ve kısa yarı ömürleri nedeniyle Dünya'da gözle görülür konsantrasyonlarda var olamayacaklarını gösterdi.

Dünya üzerinde bulunan son ağır elementin atom numarası 92 olan element olması nedeniyle bunun periyodik tablonun doğal sınırı olduğu düşünülebilir. Ancak atom fiziğinin başarıları, doğanın belirlediği periyodik tablonun sınırlarını aşmanın mümkün olduğu yolu gösterdi. b'li elemanlar O

Atom numaraları uranyumunkinden daha yüksek olanlara transuranyum denir.

Bu elementler yapay (sentetik) kökenlidir. Doğada bulunan elementlerin nükleer dönüşüm reaksiyonları ile elde edilirler.

Periyodik tablonun uranyum ötesi bölgesini keşfetmeye yönelik ilk girişim, tamamen başarılı olmasa da, nötronların varlığının kanıtlanmasından kısa bir süre sonra Roma'da İtalyan fizikçi Enrico Fermi tarafından yapıldı. Ama yalnızca 1940–1941'de.

Bunun tersi reaksiyon, pozitif yüklü bir + parçacığın (pozitron) emisyonu ile bir protonun bir nötrona dönüşmesidir. Bu tür pozitron bozunması (+ -bozunması), çekirdeklerde nötron eksikliği olduğunda gözlenir ve çekirdeğin yükünde bir azalmaya yol açar, yani. Bir elementin atom numarasını bir azaltmak. Benzer bir etki, bir protonun yakındaki bir yörünge elektronunu yakalayarak bir nötrona dönüştürülmesiyle elde edilir.

Yeni transuranyum elementleri ilk olarak nükleer reaktörlerde nötron füzyonu yöntemi kullanılarak (nükleer bombaların patlamasının ürünleri olarak) uranyumdan elde edildi ve daha sonra parçacık hızlandırıcılar - siklotronlar kullanılarak sentezlendi.

İkinci tip, ilk elementin (“hedef”) atomlarının çekirdekleri ile bombardıman parçacıkları olarak kullanılan hafif elementlerin (hidrojen, helyum, nitrojen, oksijen ve diğerlerinin izotopları) atomlarının çekirdekleri arasındaki reaksiyondur. "Hedef" ve "mermi" çekirdeğindeki protonlar pozitif bir elektrik yüküne sahiptir ve birbirlerine yaklaşırken güçlü bir itme yaşarlar. İtici kuvvetlerin üstesinden gelmek ve bileşik bir çekirdek oluşturmak için, "merminin" atomlarına çok yüksek kinetik enerji sağlamak gerekir.

Böylesine muazzam bir enerji, parçacıkların bombardımanı yoluyla siklotronlarda depolanır. Ortaya çıkan ara bileşik çekirdeği, yeni çekirdeği stabilize etmek için serbest bırakılması gereken oldukça fazla fazla enerjiye sahiptir. Ağır transuranyum elementleri durumunda, nükleer fisyon meydana gelmediğinde bu fazla enerji, - ışınlarının (yüksek enerjili elektromanyetik radyasyon) emisyonu ve uyarılmış çekirdeklerden nötronların "buharlaşması" yoluyla dağıtılır. Yeni elementin atomlarının çekirdekleri radyoaktiftir. Radyoaktif elektron bozunması veya bozunması ve kendiliğinden fisyon yoluyla iç yapıyı değiştirerek daha yüksek stabilite elde etmeye çalışırlar. Bu tür nükleer reaksiyonlar, atom numaraları 98'in üzerinde olan elementlerin en ağır atomlarının karakteristiğidir.

Bu gerçekle bağlantılı olarak, dokuz transuranyum elementinin keşfine katılan Nobel Ödülü sahibi seçkin Amerikalı bilim adamı G.T. Seaborg, yeni elementlerin keşfinin muhtemelen atom numarası 110 olan (özellikleri platine benzer) element etrafında biteceğine inanıyordu. ). Periyodik tablonun sınırları hakkındaki bu fikir, geçen yüzyılın 60'lı yıllarında bir uyarıyla ifade edildi: elementlerin sentezi için yeni yöntemler ve en ağır elementlerin henüz bilinmeyen stabilite bölgelerinin varlığı keşfedilmediği sürece. Bu fırsatlardan bazıları belirlendi.

Yeni elementlerin sentezi için üçüncü tip nükleer reaksiyonlar, bombardıman parçacıkları olarak ortalama atom kütlesine sahip yüksek enerjili iyonlar (kalsiyum, titanyum, krom, nikel) ile kararlı elementlerin atomları (kurşun, bizmut) arasındaki reaksiyondur. Ağır radyoaktif izotoplar yerine hedef”. Daha ağır elementlerin elde edilmesinin bu yolu, 1973 yılında JINR'den bilim adamımız Yu.Ts. Oganesyan tarafından önerildi ve diğer ülkelerde başarıyla kullanıldı. Önerilen sentez yönteminin temel avantajı, "mermi" ve "hedef" çekirdekler birleştiğinde daha az "sıcak" bileşik çekirdeklerin oluşmasıydı. Bu durumda bileşik çekirdeklerin aşırı enerjisinin salınması, önemli ölçüde daha az sayıda nötronun (dört veya beş yerine bir veya iki) "buharlaşması" sonucu meydana geldi.

Nadir izotop Ca-48'in iyonları arasında bir siklotronda hızlandırılan olağandışı bir nükleer reaksiyon
U-400 ve aktinit elementi küryum Cm-248'in atomları ile element-114 ("eca-kurşun") oluşumu 1979 yılında Dubna'da keşfedildi. Bu reaksiyonda "soğuk" bir çekirdeğin oluştuğu bulundu. tek bir nötronu “buharlaştırmaz” ve fazla enerjinin tamamı tek bir parçacık tarafından taşınır. Bu, yeni elementlerin sentezi için de uygulanabileceği anlamına gelir dördüncü tip Ortalama kütle numaralı atomların hızlandırılmış iyonları ile ağır uranyum ötesi elementlerin atomları arasındaki nükleer reaksiyonlar.

İÇİNDE Periyodik kimyasal element sistemi teorisinin geliştirilmesinde, seri numaraları 58-71 olan lantanitlerin elektronik kabuklarının ve seri numaraları 90-103 olan aktinitlerin kimyasal özelliklerinin ve yapısının karşılaştırılması önemli bir rol oynamıştır. Lantanitlerin ve aktinitlerin kimyasal özelliklerinin benzerliğinin elektronik yapılarının benzerliğinden kaynaklandığı gösterilmiştir. Her iki öğe grubu da sıralı dolgulu 4 dahili geçiş sırasının bir örneğidir P- veya 5 P-dış kısmı doldurduktan sonra sırasıyla elektronik mermiler Atom, merkezinde pozitif yüklü bir çekirdeğin bulunduğu ve çevresinde negatif yüklü elektronların döndüğü bir sistem olarak görülmeye başlandı. Bu durumda elektronlar perinükleer boşlukta gruplanır ve belirli yörüngelerde hareket ederek elektron kabuklarına girer.– her kabuğun alt kabuklarına (yörüngelerine). R-elektronik yörüngeler.

Periyodik tablo numaraları 110 ve daha yüksek olan elementlere süper ağır deniyordu. Bu elementlerin keşfine yönelik ilerleme giderek zorlaşıyor ve zaman alıyor çünkü... Yeni bir elementin sentezlenmesi yeterli değildir; onu tanımlamak ve yeni elementin tek başına kendine özgü özelliklere sahip olduğunu kanıtlamak gerekir. Zorluklar, yeni elementlerin özelliklerini incelemek için az sayıda atomun mevcut olmasından kaynaklanmaktadır. Radyoaktif bozunma meydana gelmeden önce yeni bir elementin incelenebileceği süre genellikle çok kısadır. Bu durumlarda, yeni bir elementin yalnızca bir atomu elde edilse bile, onu tespit etmek ve bazı özelliklerin ön incelemesini yapmak için radyoaktif izleyiciler yöntemi kullanılır.

Element 109, meitnerium, çoğu kimya ders kitabında sunulan periyodik tablodaki son elementtir. Periyodik tablonun platin ile aynı grubuna ait olan Element-110, ilk olarak 1994 yılında Darmstadt'ta (Almanya) güçlü bir ağır iyon hızlandırıcı kullanılarak aşağıdaki reaksiyona göre sentezlendi:

Ortaya çıkan izotopun yarı ömrü son derece kısadır. Ağustos 2003'te, 42. IUPAC Genel Kurulu ve IUPAC (Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği) Konseyi, element-110'un adını ve sembolünü resmi olarak onayladı: darmstadtium, Ds.

Orada, 1994 yılında Darmstadt'ta, element-111 ilk kez 64 28 Ni izotop iyonundan oluşan bir ışının 209 83 Bi atomuna bir "hedef" olarak maruz bırakılmasıyla elde edildi. 2004 yılında aldığı kararla IUPAC, keşfi tanıdı ve element-111 roentgenium'a Rg adını veren seçkin Alman fizikçi W.K. X

-doğalarının belirsizliği nedeniyle böyle bir isim verdiği ışınlar.

JINR'den alınan bilgiye göre, Nükleer Reaksiyonlar Laboratuvarı'nın adı. G.N. Flerov, 110-118 seri numaralı elemanları (element-117 hariç) sentezledi.

Reaksiyona göre sentez sonucunda:

Şubat 2004'te, bilim adamlarımızın Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndan (ABD) Amerikalı araştırmacılarla birlikte JINR'de sayıları 115 ve 113 olan iki yeni elementin keşfiyle ilgili prestijli bilimsel dergilerde raporlar yayınlandı. Temmuz – Ağustos 2003’te, gaz dolu ayırıcıya sahip bir U-400 siklotron üzerinde, Am-243 atomları ile Ca-48 izotop iyonları arasındaki reaksiyonda, kütle numarası 287 olan 115 elementi izotopunun 1 atomu ve 3 Kütle numarası 288 olan atomlar sentezlendi. -115 elementinin dört atomu da hızla bozundu, -partikülleri serbest bıraktı ve kütle numaraları 282 ve 284 olan element-113'ün izotoplarını oluşturdu. En kararlı izotop 284113'ün yarı ömrü yaklaşık idi. 0,48 sn. -partiküllerinin emisyonu ile çöktü ve röntgenyum izotopu 280 Rg'ye dönüştü.

Eylül 2004'te Kosuki Morita liderliğindeki Fizikokimyasal Araştırma Enstitüsü'nden bir grup Japon bilim adamı (Kosuke Morita) reaksiyona göre element-113'ü sentezlediklerini belirtti:

-partiküllerin salınmasıyla bozunduğunda, röntgenyum izotopu 274 Rg elde edilir. Bu, Japon bilim adamlarının elde ettiği ilk yapay element olduğundan, ona "Japonya" adını verme hakkını kendilerinde buldular.

Kütle numarası 288 olan 114 elementinin izotopunun küriyumdan olağandışı sentezi yukarıda belirtilmişti. 1999 yılında JINR'de kütle numarası 244 olan plütonyum atomlarının Ca-48 iyonları ile bombalanmasıyla element-114'ün aynı izotopunun üretildiğine dair bir mesaj ortaya çıktı.

Ayrıca, kaliforniyum Cf-249 izotopları ve Cm-245 küriyum izotopunun Ca-48 ağır iyon ışınıyla nükleer reaksiyonlarına ilişkin uzun vadeli ortak çalışmalar sonucunda 118 ve 116 seri numaralı elementlerin keşfedildiği açıklandı. 2002-2005 döneminde Rus ve Amerikalı bilim adamları tarafından ortaya çıkarıldı. JINR'de. Element-118 periyodik tablonun 7. periyodunu kapatır; özellikleri bakımından soy gaz radonun bir analogudur. Element-116'nın polonyumla bazı ortak özelliklere sahip olması gerekir.

Yerleşik geleneğe göre, yeni kimyasal elementlerin keşfi ve bunların tanımlanması IUPAC'ın kararıyla onaylanmalıdır, ancak elementlere isim önerme hakkı keşfedenlere bırakılmıştır. Periyodik tablo, bir Dünya haritası gibi, elementlerin ve bileşiklerinin keşfedilip incelendiği bölgelerin, ülkelerin, şehirlerin ve bilim merkezlerinin adlarını yansıtıyor ve periyodik tablonun gelişimine büyük katkı sağlayan ünlü bilim adamlarının isimlerini ölümsüzleştiriyordu. kimyasal elementler sistemi. Ve element-101'in adının D.I. Mendeleev'den alınması tesadüf değildir.

Periyodik tablonun sınırının nerede olabileceği sorusunu yanıtlamak için bir zamanlar atomların iç elektronlarının pozitif yüklü bir çekirdeğe olan elektrostatik çekim kuvvetleri hakkında bir değerlendirme yapıldı. Bir elementin atom numarası ne kadar yüksekse, çekirdeğin etrafındaki elektron "kaplaması" o kadar sıkıştırılır, iç elektronlar çekirdeğe o kadar güçlü çekilir.

Elektronların çekirdek tarafından yakalanmaya başlayacağı bir an gelmelidir. Nükleer yükün bu şekilde yakalanması ve azaltılması sonucunda çok ağır elementlerin varlığı imkansız hale gelir.

Elemanın seri numarası 170-180 olduğunda da benzer bir felaket durum ortaya çıkmalıdır.

Bu hipotez çürütüldü ve elektronik kabukların yapısı hakkındaki fikirler açısından çok ağır elementlerin varlığı konusunda herhangi bir kısıtlama olmadığı gösterildi. Çekirdeklerin kararsızlığının bir sonucu olarak sınırlamalar ortaya çıkar.

New South Wales Üniversitesi'nden (Avustralya) ve Mainz Üniversitesi'nden (Almanya) bilim adamları, gökbilimciler tarafından bilinen en sıra dışı yıldızlardan birinin kararlılık adasından gelen kimyasal elementler içerdiğini öne sürdüler. Bunlar periyodik tablonun en sonunda yer alan elementlerdir; daha uzun ömürleriyle soldaki komşularından ayrılırlar. Çalışma arXiv.org elektronik önbaskı kütüphanesinde yayınlandı; sonuçları ve kararlı süper ağır kimyasal elementler açıklanıyor.

HD 101065 yıldızı, 1961 yılında Polonyalı-Avustralyalı gökbilimci Antonin Przybylski tarafından keşfedildi. Erboğa takımyıldızında, Dünya'dan yaklaşık 400 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Büyük olasılıkla HD 101065, Güneş'ten daha hafiftir ve bir ana dizi yıldızı, bir alt devdir. Przybylski yıldızının özel bir özelliği, atmosferdeki son derece düşük demir ve nikel içeriğidir. Yıldız aynı zamanda stronsiyum, sezyum, toryum, iterbiyum ve uranyum gibi ağır elementler açısından da zengindir.

Przybylski'nin yıldızı, atom numarası (çekirdekteki proton sayısı) 89'dan 103'e kadar olan kısa ömürlü radyoaktif elementlerin, aktinitlerin keşfedildiği tek yıldızdır: aktinyum, plütonyum, amerikanyum ve aynştaynyum. HD 101065, HD 25354'e benzer, ancak burada amerikan ve küriyumun varlığı şüphelidir.

Przybylski'nin yıldızındaki süper ağır elementlerin oluşum mekanizması hala tam olarak belli değil. HD 101065'in bir nötron yıldızıyla birlikte ikili bir sistem oluşturduğu varsayılmıştır - ikinciden birinciye düşen parçacıklar, ağır elementlerin füzyon reaksiyonlarını tetikler. Bu hipotez henüz doğrulanmadı, ancak HD 101065'ten yaklaşık bin astronomik birim uzaklıkta sönük bir uydunun bulunması mümkün.

Fotoğraf: N. Dautel / Globallookpress.com

HD 101065, spektrumunda nadir toprak metallerinin çizgilerinin zenginleştirildiği A spektral sınıfının tuhaf yıldızları olan Ap yıldızlarına en çok benzer. Güçlü bir manyetik alana sahiptirler; ağır elementler atmosferlerine derinliklerden girer. HD 101065, ışık eğrisindeki kısa vadeli değişikliklerle diğer Ap yıldızlarından farklıdır; bu, onu ayrı bir RoAp yıldızları grubuna (Hızla salınan Ap yıldızları) dahil etmeyi mümkün kıldı.

Bilim adamlarının HD 101065'i mevcut yıldız sınıflandırmasına sığdırma girişimlerinin bir gün başarı ile taçlandırılması muhtemeldir. Przybylski'nin yıldızı en sıra dışı yıldızlardan biri olarak kabul edilse de, bu onun bir dizi olağandışı özelliğe sahip olduğundan şüphelenmek için neden veriyor. Özellikle HD 101065'e yönelik son çalışmada Avustralyalı ve Alman araştırmacılar, kararlılık adasına ait kimyasal elementlerin Przybylski yıldızında doğduğunu varsaydılar.

Bilim insanları çekirdeğin ve uzantılarının kabuk modelinden yola çıktılar. Model, atom çekirdeğinin kararlılığını, atomun elektron kabuklarına benzer şekilde çekirdeği oluşturan kabukların enerji seviyelerinin doldurulmasıyla ilişkilendirir. Her nötron ve proton belirli bir kabukta (atomun merkezinden veya enerji düzeyinden uzakta) bulunur ve kendi kendine tutarlı belirli bir alanda birbirlerinden bağımsız olarak hareket eder.

Çekirdeğin enerji seviyeleri ne kadar dolu olursa izotopun o kadar kararlı olduğuna inanılmaktadır. Model atom çekirdeğinin, spinlerin ve manyetik momentlerin kararlılığını iyi açıklamaktadır ancak yalnızca uyarılmamış veya hafif ve orta büyüklükteki çekirdeklere uygulanabilir.

Kabuk modeline uygun olarak, tamamen dolu enerji kabuklarına sahip çekirdekler, yüksek stabilite ile karakterize edilir. Bu tür unsurlar “istikrar adasını” oluşturur. Sihirli ve çift büyü sayılarına karşılık gelen 114 ve 126 seri numaralı izotoplarla başlar.

Sihirli sayıda nükleon (proton ve nötron) içeren çekirdekler en güçlü bağlanma enerjisine sahiptir. Nüklit tablosunda bunlar şu şekilde düzenlenir: yatay olarak soldan sağa doğru proton sayısı artan sırada gösterilir ve dikey olarak yukarıdan aşağıya nötron sayısı gösterilir. Çift sihirli bir çekirdek, bazı sihirli sayılara eşit sayıda proton ve nötron içerir.

Dubna'da elde edilen flerovyum izotoplarının (114. element) yarı ömrü 2,7 saniyeye kadardır. Teoriye göre, sihirli sayıda N = 184 nötron ve yaklaşık on milyon yıllık bir ömre sahip bir fleroviyum-298 izotopu bulunmalıdır. Böyle bir çekirdeğin sentezlenmesi henüz mümkün olmamıştır. Karşılaştırma için, çekirdekteki proton sayıları 113 ve 115'e eşit olan komşu elementlerin yarı ömrü sırasıyla 19,6 saniyeye (nihonyum-286 için) ve 0,156 saniyeye (moskoviyum-289 için) kadardır.

arXiv.org'daki yayının yazarları, HD 101065'in atmosferindeki aktinitlerin varlığının, burada stabilite adasından gelen kimyasal elementlerin de bulunduğunu gösterdiğine inanıyor. Bu durumda aktinititler, kararlı süper ağır elementlerin bozunmasının bir ürünüdür. Bilim insanları, HD 101065'in spektrumlarında nobelyum, lavrensiyum, nihonyum ve flerovyum izleri aramayı ve kararlı izotoplar üretebilecek spesifik spektrumları tanımlamayı öneriyor.

Şu anda Rusya, ABD, Japonya ve Almanya'da periyodik tablonun yeni unsurları sentezleniyor. Transuranyum elementleri Dünya'nın doğal ortamında bulunamamıştır. HD 101065 yıldızı, nükleer fizikçilerin bir istikrar adasının varlığını öne süren teorilerini test etmek için yeni fırsatlar sunabilir.