Top

ОТКРЫТИЕ 102-го ЭЛЕМЕНТА

Летом 1957 года группа физиков из Нобелевского института в Стокгольме сообщила об открытии сто второго элемента. Новый элемент назвали «нобелий».
Через год американские ученые из Калифорнийского университета в Беркли, не сумев ни повторить, ни подтвердить шведский эксперимент, предложили переименовать «нобелий» в «no believium», что в переводе с английского означает «не верю»…

Неуловимый сто второй элемент был синтезирован и надежно идентифицирован только в 1963 году. Это удалось сделать советским физикам из Объединённого института ядерных исследований в Дубне. Но отстоять право первооткрывателей дать название новому элементу наши учёные не сумели.

ЖИЗНЬ ДЛИНОЙ В ДЕСЯТЬ СЕКУНД

Периодическую систему химических элементов Дмитрий Иванович Менделеев разработал в 1869 году. Он внёс в таблицу 92 элемента, хотя в тот момент миру были известны только 64.
Впоследствии все пустые клетки таблицы были заполнены и найдены все элементы, предсказанные Менделеевым.
До сороковых годов двадцатого века последним элементом в периодической таблице был уран. Он занимал девяносто вторую клетку. И являлся не только самым тяжёлым, но и одним из самых долгоживущих элементов. Продолжительность жизни урана сопоставима с возрастом нашей Земли – примерно четыре с половиной миллиарда лет.
А потом в физической химии произошёл прорыв. Предположение, высказанное великим итальянским физиком Энрико Ферми о существовании трансурановых элементов, было подтверждено сразу несколькими группами ученых. И в 1940 году двум американским физикам из института Беркли в Калифорнии Эдвину Маттисону Макмиллану и Филиппу Абельсону удалось с помощью обстрела ядра урана нейтронами синтезировать девяносто третий элемент. Он был назван нептунием.

Для справки: Нептуний, искусственный радиоактивный элемент с атомным номером 93. Относится к семейству актиноидов. На Земле встречается в микроскопических количествах и только в составе урановых руд.

Впоследствии коллеги Макмиллана и Абельсона – группа учёных под руководством химика и физика-ядерщика Гленна Теодора Сиборга – синтезировали ещё восемь трансурановых элементов.
Но на сто первом, полученном в 1955 году и названном менделеевий, работа застопорилась. Метод ядерного обстрела не позволял получать элементы, тяжелее менделеевия. Нужно было придумать новый способ синтеза трансурановых элементов.

Истории про названия
Первая химическая номенклатура, то есть, система рациональных названий химических элементов была разработана в 1787 году Комиссией французских химиков под руководством знаменитого Антуана Лавуазье. Комиссия постановила, что каждое вещество может иметь только одно название, быть удобопроизносимым и не противоречить нормам языка. Но решение французской комиссии не спасло мир от «химической разноголосицы». Химики разных стран по-прежнему продолжали пользоваться собственными названиями и обозначениями. При этом иногда возникала чудовищная путаница. Например, в некоторых славянских странах – Польше, Болгарии, Чехии — свинец называли оловом, а олово — белым свинцом.
В 1813 году шведский химик Йенс Якоб Берцелицус предложил закрепить за каждым химическим элементом его латинское название, а в качестве символа использовать первую букву слова. Система Берцелиуса оказалась настолько простой и в то же время универсальной, что была единодушно принята во всем мире.

Швеция, Стокгольм, 1957 год
Работы по синтезу сто второго элемента проводились одновременно в Швеции, Америке и Советском Союзе.
В Швеции в Нобелевском институте Стокгольма работала объединённая шведско-англо-американская группа.
В Америке поисками неуловимого трансурана занимались в Радиационной лаборатории Калифорнийского института Беркли.
А в Советском Союзе наступление на пустую сто вторую клетку периодической системы вели сразу три группы физиков Объединенного института ядерных исследований в Дубне.
Шведская группа шла проторенным путём «ядерного обстрела». В качестве мишени они выбрали кюрий, который облучали пучком ионов углерода.

Для справки: Кюрий – девяносто шестой элемент таблицы Менделеева, был синтезирован в 1944 году группой Гленна Сиборга в Металлургической лаборатории Чикагского университета. Учёным удалось тогда одновременно получить сразу два трансурановых элемента: америций и кюрий. Это была настолько сложная и трудоёмкая работа, что Сиборг всерьёз собирался назвать новые элементы «пандемониум» и «делириум», что в переводе с латыни означало «ад» и «бред».

В июле 1957 года объединенная группа учёных Нобелевского института направила в редакцию журнала «Physical Review» (Физическое обозрение) первую статью о получении нового элемента. Статья была опубликована в сентябрьском номере журнала. Там, в частности, сообщалось, что после двенадцати облучений на трёх из шести мишеней было зарегистрировано, как говорят физики, «двадцать событий». То есть было получено 20 атомов нового элемента.
Результаты опытов шведской группы сразу вызвали недоверие американских и советских физиков.
Во-первых, объединенная Стокгольмская группа не смогла провести химическую идентификацию нового вещества. И это было понятно, на двадцати атомах особо не разгуляешься. Тем более что в качестве мишени шведы использовали смесь трёх изотопов кюрия. Провести химическое отделение двадцати атомов в этих условиях было просто нереально. Но тогда возникал вопрос, на каких физических доказательствах основывалось открытие?
Во-вторых, авторы не смогли точно указать массовое число нового элемента. То есть, суммарное количество протонов и нейтронов в его ядре. Но при этом заявили, что получили изотоп двести пятьдесят три.
И, в-третьих, период полураспада нового трансурана, заявленный стокгольмской группой, был неправдоподобно длинным – десять минут! А ведь ещё при синтезе менделеевия группе Сиборга удалось установить, что время жизни, точнее период полураспада изотопов трансурановых элементов, начиная со сто первого, будет исчисляться секундами.
Тем не менее, осенью 1957 года Международный союз теоретической и прикладной химии – ИЮПАК – зафиксировал открытие нового элемента и присвоил ему по просьбе объединенной Стокгольмской группы название «нобелий» — в честь Альфреда Нобеля.

Истории про названия
Названия всех химических элементов можно условно разделить на десять групп. Одни названия отражают химические свойства веществ. Например «водород» — рождающий воду. Другие связаны с физическими свойствами: йод в переводе с греческого «фиолетовый», барий – «тяжёлый», аргон – «ленивый». Есть в таблице Менделеева элементы-памятники – эйнштейний, самарий, гадолиний. Есть элементы, названые в честь богов – гелий, ванадий, селен. И небесные тела – нептуний, ураний, плутоний. Самая обширная группа элементов связана с разными географическими названиями. Тут есть и страны: франций, полоний, рутений, германий. И города: магний, лютеций, калифорний. А одна небольшая шведская деревушка Иттербю представлена сразу четырьмя редкоземельными металлами: иттрием, иттербием, тербием и эрбием.
Право давать названия химическим элементам по традиции всегда принадлежало первооткрывателям. Но в 1947 году Международный союз теоретической и прикладной химии – положил конец произвольному наименованию. Теперь первооткрыватели могли только предлагать свои названия. А вот право утверждать эти названия было отдано специальной комиссии при международном союзе.

США, Калифорния, 1958 год
«Залог чистоты опыта – возможность его повторения» — это непреложный закон экспериментальной физики. Повторить эксперимент стокгольмской группы и подтвердить открытие сто второго элемента взялись американские исследователи из Беркли.

Эта работа была выполнена очень тщательно. Американская группа использовала те же самые кюриевые мишени, состоящие из смеси трёх изотопов, и те же самые ионы углерода для обстрела. Более того, поскольку оборудование в институте Беркли было более мощным и более современным, американцам удалось добиться большей точности в экспериментах.

Но вот получить долгоживущий изотоп сто второго элемента с массовым числом двести пятьдесят три им не удалось. В результате многомесячной работы американские физики, предположительно, сумели синтезировать изотоп двести пятьдесят четыре. С периодом полураспада три секунды.

Если при равных условиях результаты получаются разными, то, значит, по меньшей мере, один из этих результатов не является достоверным.
Но в данном случае, ошибались и американцы и шведы. Правда, выяснилось это только спустя пять лет.

А тогда – весной 1958 года – ученые из Беркли опубликовали в том же самом журнале «Физикал Ревю» статью «Попытки подтвердить существование десятиминутного изотопа элемента сто два». В этой статье они сообщили о своих безуспешных поисках долгоживущего трансурана со свойствами, указанными стокгольмской группой. И предложили переименовать «нобелий» в «но беливиум»…

Истории про названия
В семидесятых годах девятнадцатого века в Петербургской Академии наук всерьёз обсуждался проект русификации химической номенклатуры. В частности было предложено давать химическим веществам такие названия, которые были бы похожи на традиционные русские имена, отчества и фамилии. И тогда вода – аш два о – называлась бы Водород Кислородович, хлорид калия – Калием Хлоровичем. А близкие родственники и полные тёзки Калия Хлоровича – гипохлорит калия и хлорат калия – добавили бы к своим именам фамилии Кислов и Трёхкислов.
Кто был автором этого проекта – неизвестно. Идея русификации канула в лету на самом начальном своем этапе, запутавшись в двоюродных братьях и внучатых племянницах. Но в архиве Петербургской Академии Наук сохранилась одна рукопись, где запись химической реакции алюминия с соляной кислотой звучит, как обычная житейская история: «Водород хлорович взаимодействует с глиноземием с образованием глиноземия хлоровича».

СССР, Дубна, 1956 год
До середины пятидесятых годов двадцатого века монополистами в области синтеза трансурановых элементов бесспорно были американцы. Но в 1956 году в подмосковной Дубне появился Объединённый институт ядерных исследований. И пальма первенства в исследовании и открытии новых трансурановых элементов перешла к России.

Руководил всеми этими работами директор лаборатории ядерных реакций Георгий Николаевич Флёров. Тот самый Флёров. Выпускник Ленинградского физтеха, ученик Иоффе и Курчатова, открывший спонтанное деление ядер урана.

Когда в Нобелевском институте только начинались работы по синтезу сто второго элемента, в Дубне над этой проблемой уже работали три группы физиков. Экспериментировали с разными мишенями: плутонием, ураном, тем же кюрием. И с разными снарядами.

Для справки: Для того чтобы получить тяжёлый элемент, которого не существует в природе, нужно взять элемент-мишень и выстрелить в него атомами другого элемента – снаряда, разогнанными до очень большой скорости. Разгоняют «снаряды» на специальных ускорителях – циклотронах. Если повезёт, ядра мишени и снаряда склеиваются, образуя так называемое составное ядро нового элемента.
Количество протонов в этом составном ядре будет равняться сумме протонов ядер снаряда и мишени.

Число протонов в ядре определяет номер элемента в периодической таблице. Например, уран занимает девяносто вторую клетку, то есть, в ядре урана девяносто два протона. Чтобы получить из урана сто второй элемент, нужно выстрелить в него снарядом, в ядре которого содержится десять протонов. Десятую клетку в периодической таблице занимает неон.

Сто второй элемент можно получить из урана и неона (92+10=102), из плутония и кислорода (94+8=102), из кюрия и углерода (96+6=102)
А можно ли таким образом синтезировать сто второй элемент, например, из олова и теллура (50+52=102), из свинца и кальция (82+20=102).

Конечно, нет. Методика подбора мишеней и снарядов для синтеза трансурановых элементов только на первый взгляд кажется простой арифметикой.

В 1957 году, после того, как стокгольмская группа сообщила о синтезе сто второго элемента и опубликовала результаты своих экспериментов, в Дубне, так же как и в Беркли, была предпринята попытка повторить удачный опыт шведов. Но советские физики столкнулись с теми же проблемами, что и американцы: решая одну и ту же задачу одним и тем же путем, они каждый раз получали новый результат. То есть, концы с концами не сходились…

В 1958 году после серии тщательных экспериментов учёные Дубны заявили о недостоверности результатов, полученных как шведской, так и американской группами.
Но в это время элемент «нобелий» уже занимал сто вторую клетку периодической системы химических элементов.

Истории про названия
Сразу после революции в Советской России возникла мода давать детям имена не по церковному канону, а сообразуясь с собственными политическими пристрастиями, причастием к той или иной области искусства или науки. Конечно, в основном имятворчество сводилось к революционной тематике. Но встречались среди молодых советских родителей любители химии и минералогии. Они называли своих сыновей Вольфрамами и Иридиями, Рениями, Ванадиями и Ториями, Алмазами, Гранитами и Рубинами. Одно из таких мужских химических имен – Радий – оставалось популярным вплоть до шестидесятых годов. А вот имен для девочек в периодической таблице Менделеева почему-то не нашлось.

СССР. Дубна, 1961 год
В начале 1961 году в лаборатории ядерных реакций Дубнинского Объединенного института ядерных исследований был пущен новый циклотрон — циклический ускоритель тяжелых ионов. И начался второй этап работ по синтезу сто второго элемента.
Только на изучение закономерностей образования трансурановых элементов и на создание уникального метода идентификации короткоживущих изотопов у дубненских физиков ушло больше двух лет.

9 июля 1963 года группе Флёрова, наконец, удалось синтезировать изотоп двести пятьдесят шесть сто второго элемента из урана и неона. (238U + 22Ne = 256Х + 4n)

Это был безупречно проведенный эксперимент, в ходе которого советские физики получили однозначные доказательства существования изотопа сто второго элемента с массовым числом двести пятьдесят шесть.

А следом, в ходе другой серии экспериментов, в Дубне был получен изотоп с массовым числом двести пятьдесят три. Тот самый, когда-то заявленный шведами. Только не из кюрия и углерода, а из плутония и кислорода. (24194Pu + 168O → 253102 + 4n).

По существующим нормам и правилам сообщение о получении нового элемента было направлено в Международный союз теоретический и прикладной химии. И, пользуясь своим правом первооткрывателей, авторы предложили назвать сто второй элемент «жолиотием» — в честь выдающегося французского физика Фредерика Жолио-Кюри.

Однако ИЮПАК отказал советским ученым в этом праве. Предлогов было несколько. Сначала Международный союз теоретической и прикладной химии вообще не признавал за группой Флёрова приоритет открытия сто второго элемента. Но тут совершенно неожиданно на сторону советских физиков встал нобелевский лауреат Гленн Сиборг. Признанный авторитет в области трансурановых элементов выступил экспертом в споре Стокгольмского Нобелевского института и Объединенного института ядерных исследований в Дубне и подтвердил достоверность опытов группы Флёрова.
Тогда комиссия ИЮПАка нашла более вескую причину отказа. Советским физикам сообщили, что название «нобелий» прочно вошло в научный обиход, и нет смысла вносить изменения в устоявшуюся химическую номенклатуру.

Впрочем, большинство историков считает, что спор за приоритет открытия и право наименования сто второго элемента вышел далеко за рамки научного. Истинной причиной отказа была политическая обстановка тех лет. Запад не мог пойти на признание приоритета советских ученых в ядерной физике в условиях «холодной войны».

Ещё говорят, что группа Флёрова «ошиблась кандидатурой». Фредерик Жолио-Кюри, в честь которого дубнинцы хотели назвать новый элемент, был членом Центрального Комитета компартии Франции, основателем Движения сторонников мира и возглавлял общество «Франция-СССР».

В 1966 году в Дубне проходила Международная конференция по физике тяжёлых ионов. Директор лаборатории ядерных реакций член-корреспондент академии наук СССР Георгий Николаевич Флёров выступил перед коллегами с заявлением: «Тщательные многократные эксперименты, ныне завершённые, доказали, что в действительности авторами открытия элемента 102 являются советские учёные, публиковавшие свои работы в 1963 году».

Георгий Николаевич также сказал, что учёные Дубны намерены воспользоваться своим правом присвоить сто второму элементы новое название, поскольку прежнее основано на опытах, недостоверность которых доказана.

Истории про названия
Сегодня в периодической системе химических элементов заполнено уже 118 клеток. Последние шесть элементов, синтезированные в Дубне группой физиков под руководством Юрия Оганесяна, носят очень странные названия: унунтрий, унунквадий, унунпентий, унунгексий, унунсептий и унуноктий. В честь кого они так названы? Кто придумал эти непроизносимые имена? На самом деле, это временные названия. И в дословном переводе с латыни непроизносимая абракадабра означает всего лишь последовательность цифр. Ун-ун-трий — это один-один-три, то есть, сто тринадцатый элемент. Ун-ун-квадий — один-один-четыре – сто
четырнадцатый. Постоянные названия и буквенные символы у новых элементов появятся после того, как комиссия Международного союза теоретической и прикладной химии рассмотрит предложения первооткрывателей и согласится с ними. Или не согласится…

P.S. Международный союз теоретической и прикладной химии признал советский приоритет в открытии сто второго элемента только в начале девяностых годов. Однако сделать второй шаг и изменить его название комиссия ИЮПАКа категорически отказалась.
По этому поводу в Дубне родилась горькая шутка: единственное, что соответствует действительности, это символ «нобелия» — «No»…

 

Фильм из цикла «Жизнь замечательных идей»- «Невероятный 102-ой» 

Ссылка на видео: http://science-tv.jinr.ru/?p=858

Режиссер Татьяна Малова, «Цивилизация», 2012 год