Шесть атомов как залог стабильности

В Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне синтезировали унунсептий, сто семнадцатый химический элемент. Изотоп, который получился у ученых, — самый тяжелый атом из известных: в нем сто семнадцать протонов и целых сто семьдесят семь нейтронов. Что любопытно, атом-рекордсмен имеет предпоследний номер. Казалось бы, тяжелые элементы должны открывать по очереди — сначала сотый, потом сто первый и т. д. Чем больше заряд ядра (а также — номер в таблице и, что то же самое, число протонов в ядре), тем сложнее такое ядро сконструировать. Однако все не так просто. Сто восемнадцатый элемент, который бедней нейтронами и потому чуть легче, открыли раньше сто семнадцатого. Дыра между сто шестнадцатым и сто восемнадцатым мозолила глаз ядерщикам целых восемь лет, и вот ее наконец залатали. Теперь таблица Менделеева выглядит как никогда аккуратно — в ней ровно семь полных рядов, без единой пустой клетки. Школьные учителя с тягой к прекрасному должны порадоваться.

Физики из дубнинского ОИЯИ пришли на первую пресс-конференцию с пустыми руками — ни колбы, где плескалась бы загадочная жидкость, ни бруска невиданного металла. Потому что в эксперименте получилось всего шесть атомов, которые к тому же распались за доли секунды (в разговоре с журналистами академик Оганесян, научный руководитель ОИЯИ, не сдержался и воскликнул: «Но ведь когда-нибудь будет не шесть атомов, а шестьдесят!»). Даже слово «синтезировали» стоит понимать по-особому — новый элемент образовался во время бомбардировки ядрами кальция-48 мишени из элемента берклия.

Мишень — главный герой процесса, благодаря которому вся история начинает напоминать плохой детектив. Тут и радиоактивная капсула в пассажирском «Боинге», и звонки политиков силовикам, и борьба демократов с республиканцами. Двадцать два миллиграмма берклия, из которых мишень сделана, почти год готовили в Национальной лаборатории Оак-Риджа — поэтому ее сотрудники по праву числятся соавторами работы. По словам Оганесяна, в Оак-Ридже жаловались на застой в сотрудничестве, вызванный бушевскими антитеррористическими мерами, и после прихода Обамы согласились помочь бескорыстно — в обмен, разумеется, на соавторство. Надо думать, результат того стоил. В Россию берклий везли пассажирским самолетом (физики признаются, что, даже когда все бумаги были подписаны, отдельной проблемой было уговорить пилота — тот, надо полагать, по пути не раз вспомнил историю с Литвиненко и полонием). Прежде чем с мишенью столкнулись первые ядра, сама мишень столкнулась с российской таможней — и чуть было не отправилась обратно. Период полураспада у берклия-249 — 330 дней, и общение с чиновниками угрожало съесть заметную долю этого срока. Помогло только вмешательство политиков, имена которых физики назвать не решились.

Законный вопрос — ради чего столько усилий? Даже название «унунсептий» — временное: если переводить с латыни, выйдет 1-1-7 — принцип ясен, так первое время называют все свежеоткрытые элементы. Еще лет десять IUPAC, Международный союз чистой и прикладной химии, будет сверять бумаги и уточнять приоритеты, а потом элементу дадут настоящее имя. Пока «сто семнадцатый элемент» звучит как «сто семнадцатый километр» — вроде как очередной безымянный полустанок на пути ядерной физики. Безымянность сильно портит атомам биографию: со стороны кажется, что с шестидесятых физики производят много шума из ничего — считанные атомы радиоактивных элементов, не существующих на Земле, с ничтожным временем жизни. Такое не насыплешь в пробирку и не заложишь в бомбу.

Академика Юрия Оганесяна каждый раз спрашивают — если искусственных атомов все равно мало, какой в них толк? Чем, похоже, сильно выводят из себя. Логика академика проста. Во-первых, эти атомы ничем не хуже естественных и в газово-пылевом облаке, из которого возникла Земля, присутствовали наравне с прочими. Просто со сверхтяжелыми элементами — как с динозаврами. Их подвел срок жизни: в природе мы наблюдаем только те девяносто два элемента (от водорода до урана), которые за четыре с половиной миллиарда лет существования планеты не успели распасться. Однако шансы выкопать новые элементы из-под земли все равно есть. По расчетам, где-то в районе сто двадцатого элемента находится «остров стабильности» — неизвестные нам элементы, способные жить гораздо дольше, чем унунсептий и его соседи по таблице. Не исключено, что эти долгожители прячутся где-то в толще земной коры — поэтому специальные детекторы под Альпами дежурят в ожидании первых признаков их распада.

Синтез нестабильного сто семнадцатого элемента — тоже попытка подобраться к «острову стабильности». Такие элементы, находясь в таблице неподалеку от «острова», подсказывают, что именно на этом острове искать и каких свойств ждать от следующих клеток таблицы. На унунсептии и его родственниках обкатывают универсальные модели атомного ядра — от «капельной», в которой протоны и нейтроны сравнивают с молекулами жидкости, до «оболочечных», где ядро уподобляют многослойной луковице, только квантовой. Как объяснил мне вице-директор ОИЯИ Михаил Иткис, такие модели — что вовсе неожиданно — не хуже, чем ядра, должны описывать нейтронные звезды, сверхплотные остатки от взрыва сверхновых. Каждая такая звезда — это, по сути, одно гигантское атомное ядро с большим избытком нейтронов. Вроде ядра сто семнадцатого элемента, раздутого до неузнаваемости.

Будем считать, что это наш ответ Большому адронному коллайдеру. Там — микроскопические черные дыры, тут — микроскопические нейтронные звезды. Звучит, по крайней мере, чуть убедительней, чем сто семнадцатый элемент.