Для идентификации 254102 авторы разработали оригинальный метод, которым доказывалось, что дочерние ядра фермия-250 с хорошо известными свойствами могут появляться на вторичном сборнике ядер отдачи только в результате альфа-распада изотопа 254102. А фермий-250 регистрировали химическими методами.
О синтезе еще одного изотопа – 255102 та же группа сообщила в 1961 г. Главные характеристики этого изотопа: период полураспада – 15 секунд, энергия альфа-частиц – 8,2 МэВ.
На этом по существу и закончился первый этап истории 102-го элемента. Началом второго этапа стал пуск большого циклотрона многозарядных ионов в Дубне. Это произошло в начале 1961 г. Тогда же была намечена программа получения на этом ускорителе многих неизвестных изотопов трансурановых элементов начиная от 99-го и далее. Но прежде чем приступить к новым синтезам, сотрудники Объединенного института ядерных исследований провели большую серию опытов по изучению закономерностей образования трансурановых элементов в ядерных реакциях, создали экспрессные методы физической идентификации короткоживущих новых изотопов, разработали детекторы альфа-излучения с очень хорошими характеристиками. Эти работы заняли почти три года.
Второй этап
В 1963 г. сотрудникам Лаборатории ядерных реакций удалось синтезировать наиболее тяжелый в то время изотоп 102-го элемента – 256102. Его получили в результате бомбардировки мишени из урана-238 ионами неона-22 с энергией 112 МэВ.
Были изучены два вида радиоактивного распада этого изотопа – альфа-распад и спонтанное деление. Оказалось, что время жизни изотопа 256102 составляет около 4 секунд, доля спонтанного деления – всего 0,5%.
Результаты этих экспериментов сильно расходились с теоретическими оценками, основанными на данных американских ученых о свойствах изотопа 254102 (синтез 1958 г. в Беркли).
В связи с этим было решено еще раз экспериментально проверить свойства изотопов 254102 и 256102 двумя методами. В одном из них свойства изотопов определяли по характеристикам альфа-частиц, в другом – по дочерним ядрам. Результаты экспериментов с изотопом 256102 оказались такими же, как раньше. Но в другой серии опытов экспериментаторы с удивлением обнаружили, что изотоп 254102 обладает свойствами, сильно отличающимися от указанных калифорнийской группой. Выяснилось, что этот изотоп живет не 3, а 65 секунд; энергия альфа-частиц, образующихся при распаде его ядер, составляет не 8,3, а 8,11 МэВ; и наконец, спонтанное деление он испытывает не в 30% случаев, а примерно в одном случае из 1800. А ведь эти результаты казались самыми достоверными, самыми бесспорными.
Стало ясно, что необходимо повторить опыты по синтезу и изучению свойств других изотопов элемента №102. Эти опыты и были поставлены в Дубне в 1965 .1966 гг.
Здесь необходимо упомянуть о том, что за годы, прошедшие после первых работ по синтезу элемента №102, ядерная физика ушла далеко вперед. В частности, намного лучше были изучены закономерности ядерных реакций с участием тяжелых ионов. Да и техника эксперимента совершенствовалась все эти годы. Поэтому тем, кто начинал исследования в 60-х годах, много было и понятнее, и доступнее, чем участникам работ 1956 .1958 гг.
Массовое число изотопа |
Реакция синтеза |
Период полу-распада, сек. |
Энергия б-частиц, МэВ |
Доля спонтанного деления по отношению к б-распаду |
Место и год открытия |
251 |
239Pu (16O, 4n)* 244Cm (12C, 5n) |
0,5 .1,0 0,8±0,3 |
8,6 8,6 |
Дубна, 1967 Беркли, 1967 | |
252 |
239Pu (18O, 5n) |
4,5±1,5 |
8,41 |
Дубна, 1966 | |
253 |
242Pu (16O, 5n) 239Pu (18O, 4n) |
95±10 |
8,01 |
Дубна, 1966 | |
254 |
243Am (15N, 4n) 242Pu (16O, 4n) 238U (22Ne, 6n) |
65±10 |
8,11 |
1/1800 |
Дубна, 1963 .1966 |
255 |
238U (22Ne, 5n) 242Pu (18O, 5n) |
180±10 |
8,09 |
Дубна, 1966 | |
256 |
238U (22Ne, 4n) 242Pu (18O, 4n) |
3,7±0,5 |
8,42 |
1/200 |
Дубна, 1963 |
257 |
248Cm (13C, 4n) 248Cm (12C, 3n) |
23±2 |
8,23 (50%) 8,27 (50%) |
Беркли, 1967 | |
258 |
248Cm (13C, 3n) |
1,2·10–3 |
– |
100% |
Беркли, 1968 |
259 |
248Cm (18O, б, 3n) |
1,5±0,5 часа |
7,5 |
20% |
Ок-Ридж, 1970 |