Vědci z Dubny chtějí postavit továrnu na supertěžké prvky a hledat pomocí nich „ostrůvek stability“

Fyzikové z ruského Spojeného ústavu jaderného výzkumu v Dubně hodlají během čtyř až pěti let vybudovat poloprovozní továrnu na atomy supertěžkých prvků. Cílem je prozkoumat jejich chemické vlastnosti a nasbírat dostatek experimentálních dat k tomu, aby bylo možné předpovídat vlastnosti jader, které na svou syntézu teprve čekají.

Nejprve stojí za to připomenout, co vlastně jsou supertěžká jádra zač a proč se jejich výzkumem fyzikové zabývají. Atomová jádra, jak je známo, sestávají z kladně nabitých protonů a nenabitých neutronů. Působí v nich dvě protichůdné síly – odpuzování mezi kladně nabitými protony a přitahování prostřednictvím takzvané silné interakce. Mezi nimi je jeden zásadní rozdíl – elektrické odpuzování působí na dálku, zatímco silná interakce funguje jen na částice nacházející se v bezprostřední blízkosti. Velká jádra s desítkami částic si tak můžeme představit jako jakýsi neustále se pohybující shluk částic, které se snaží utrhnout, ale „lepí se“ na sebe jadernou interakcí. Při velkém počtu neutronů nebo při určitém poměru neutronů a protonů (detaily jsou nad rámec tohoto článku) se však jádra stávají nestabilními a mohou se samovolně rozpadat. Obecně platí, že stabilita s počtem protonů nejprve roste a poté klesá, nejstabilnějším prvkem je železo s 26 protony. Takzvané těžké prvky, obsahující nad 90 protonů, se velmi často rozpadají samovolně, příkladem je většina izotopů uranu, který jich má 92.

Prvky s více než 100 protony zatím v přírodě nalezeny nebyly a jsou připravovány jadernými reakcemi v laboratořích. Jelikož většinou žijí pouze zlomky sekundy a experimenty na jejich syntézu jsou nákladné, často nevíme příliš mnoho o jejich chemických vlastnostech. Z tohoto důvodů také zatím nenašly praktické uplatnění a zůstávají předmětem základního výzkumu.

Ačkoliv pro dosud pozorovaná těžká jádra platí, že s větším počtem protonů jsou méně stabilní, už v 50. a 60. letech fyzikové vypracovali teorii, podle které některé supertěžké prvky s vhodným poměrem neutronů a protonů (konkrétně například se 114 protony a 184 neutrony) mohou být překvapivě stálé z důvodů, souvisejících s jemnějšími zákony jaderné fyziky. Mohly by existovat celé hodiny až dny (což už slibuje i nějaké praktické využití), pro tuto hypotetickou skupinu se vžilo označení „ostrůvek stability“. Objevit je ovšem není jednoduché, o čemž ostatně svědčí skutečnost, že i přes stovky pokusných jaderných reakcí se to nepodařilo.

Fyzikové z Dubny se rozhodli, že vyrazí novým směrem a přejdou od jednotlivých pokusů k nepřetržité výrobě poloprovozního typu. Hlavním účelem je právě výzkum jejich chemických vlastností, ze kterých chtějí usoudit, jak se teoreticky mohou chovat atomy prvků z „ostrůvku stability“. O plánu vědců s ruskou agenturou RIA Novosti promluvil Jurij Ohanesyan, vědecký šéf Flerovovy laboratoře jaderné fyziky, který se podílel na objevu čtyř supertěžkých prvků (rutherfordia, dubnia, seaborgia a bohria).

„Máme velké plány, chceme postavit továrnu na supertěžké prvky, abychom už neměli jen jednotlivé atomy, jako dosud, ale stovky a tisíce, abychom mohli detailně zkoumat jejich vlastnosti. Potřebujeme k tomu novou laboratoř, nový urychlovač, nové vybavení. Bude to velmi náročných čtyři až pět let.“.

Ohanesyan vedl skupinu, která ve spolupráci s americkými vědci z Livermorské laboratoře připravila prvky s protonovými čísly 114 a 116, pojmenované po místech, kde poprvé vznikly, flerovium a livermorium. Příští rok se vědec, který za rok oslaví úctyhodné osmdesátiny, hodlá se svým týmem pustit do syntézy tří izotopů prvku se 118 protony.

Projekt „továrny na těžké prvky“ je podle něj slibnější, než pokračovat v jednotlivých experimentech. „(Díky provozní výrobě, pozn. red.) budeme moct odpovědět na otázku, jak se ty těžké prvky chovají – kterým prvků jsou podobné z fyzického hlediska? Z chemického? Shodují se jejich vlastnosti s tím, co předpovídá Mendělejevova tabulka? Provést takový výzkum je mnohem náročnější, než nějaké těžké jádro objevit“, uvedl fyzik.

„Můžeme dále pokračovat a víceméně náhodně zkoušet (v rámci jednotlivých pokusů, pozn. red.) další a další těžká jádra a hledat ostrůvky stability, ale to je velmi náročné. Máme i jinou možnost – místo toho, abychom pořád zkoušeli běžet dál a dál, se můžeme zastavit, připravit pomocí známých reakcí ve velkém množství prvky, které už umíme, a z jejich vlastností předpovědět, co můžeme očekávat od zatím neobjevených atomů“.

Urychlovač v továrně bude vyrábět těžká jádra neustále po dobu několika let. „Náš rekord zatím činí čtyři měsíce nepřetržité syntézy“, uvedl Ohanesyan.

Stavba nové laboratoře už byla zahájena.

Zdroj: Atominfo.ru (původní článek zde)