Теннессин

История

До обнаружения

В 2004 году сотрудники Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, Московская область, Россия, запланировали эксперимент по синтезу (созданию) элемента 117. Он называется элементом 117, потому что число протонов в его атоме равно 117. Для этого необходимо было соединить элементы беркелий (элемент 97) и кальций (элемент 20). Однако американская команда из Ок-Риджской национальной лаборатории, единственного производителя беркелия в мире, на некоторое время прекратила его производство. Поэтому они сначала синтезировали элемент 118, используя калифорний (элемент 98) и кальций.

Российская команда хотела использовать беркелий, потому что изотоп кальция, используемый в эксперименте, кальций-48, имеет 20 протонов и 28 нейтронов. Это самое легкое стабильное или почти стабильное ядро (средняя часть атома), в котором нейтронов гораздо больше, чем протонов. Цинк-68 - второе по легкости ядро такого типа, но оно тяжелее кальция-48. Поскольку теннессин имеет 117 протонов, для соединения с атомом кальция нужен еще один атом с 97 протонами, и беркелий имеет 97 протонов.

В эксперименте беркелий превращается в мишень, а кальций выстреливается в виде луча в беркелиевую мишень. Пучок кальция создан в России путем удаления небольшого количества кальция-48 из природного кальция химическим путем. Ядра, которые получатся после эксперимента, будут тяжелее и ближе к острову стабильности. Это идея о том, что некоторые очень тяжелые атомы могут быть достаточно стабильными.

Открытие Теннессина

В 2008 году американская команда вновь приступила к созданию беркелия, и они рассказали об этом российской команде. В рамках программы было получено 22 миллиграмма беркелия, и этого оказалось достаточно для эксперимента. Вскоре после этого беркелий был охлажден за 90 дней и еще за 90 дней стал более чистым химическим путем. Беркелиевую мишень нужно было быстро доставить в Россию, поскольку период полураспада используемого изотопа беркелия, беркелия-249, составляет всего 330 дней. Другими словами, через 330 дней половина всего беркелия перестанет быть беркелием. На самом деле, если бы эксперимент не начался через шесть месяцев после изготовления мишени, он был бы отменен, потому что у них не было бы достаточно беркелия для эксперимента. Летом 2009 года мишень была упакована в пять свинцовых контейнеров и отправлена коммерческим рейсом из Нью-Йорка в Москву.

Обеим командам пришлось столкнуться с бюрократическим препятствием между Америкой и Россией перед отправкой беркелиевой мишени, чтобы она прибыла в Россию вовремя. Однако проблемы все же возникли: Российская таможня дважды не пропускала беркелиевую мишень в страну из-за отсутствия или неполного пакета документов. Несмотря на то, что мишень пять раз пересекала Атлантический океан, все путешествие заняло всего несколько дней. Когда мишень наконец попала в Москву, ее отправили в Димитровград, Ульяновская область. Здесь мишень была помещена на тонкую титановую пленку (слой). Затем эта пленка была отправлена в Дубну, где ее поместили в ускоритель частиц ОИЯИ. Этот ускоритель частиц является самым мощным в мире ускорителем частиц для создания сверхтяжелых элементов.

Эксперимент начался в июне 2009 года. В январе 2010 года ученые Лаборатории ядерных реакций имени Флерова объявили в лаборатории, что обнаружили распад нового элемента с атомным номером 117 через две цепочки распадов. Нечетный изотоп делает 6 альфа-распадов перед спонтанным (внезапным) делением. Четный изотоп делает 3 альфа-распада перед делением. 9 апреля 2010 года в журнале Physical Review Letters был опубликован официальный отчет. В нем было показано, что изотопы, которые упоминались в цепочках распада, были²⁹⁴ Ts и²⁹³ Ts. Изотопы были получены следующим образом:

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹⁴ Ts + 3 n (1 событие)

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹³ Ts + 4 n (5 событий)

Беркелиевая мишень, используемая для синтеза теннессина, в виде раствора