องค์ประกอบที่หนักมาก เกาะแห่งความมั่นคง: นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ชาวรัสเซียเป็นผู้นำการแข่งขัน

งานนี้ดำเนินการในห้องปฏิบัติการ ปฏิกิริยานิวเคลียร์(FLAR) ตั้งชื่อตาม จี.เอ็น. Flerov จากสถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ Dubna (JINR) ประสบความสำเร็จ คุณสมบัติขององค์ประกอบที่ 117 และองค์ประกอบ N 112-116 และ 118 ที่สังเคราะห์ไว้ก่อนหน้านี้ใน Dubna เป็นหลักฐานโดยตรงของการมีอยู่ขององค์ประกอบที่เรียกว่า "เกาะแห่งความมั่นคง" ขององค์ประกอบที่หนักยิ่งยวดซึ่งทำนายโดยนักทฤษฎีย้อนกลับไปในยุค 60 ของศตวรรษที่ผ่านมาและมีนัยสำคัญ ขยายขอบเขตของตารางธาตุ บรรณาธิการของ Izvestia ได้รับแจ้งเกี่ยวกับการทดลองที่ไม่เหมือนใครในเดือนมีนาคมโดยหัวหน้าของ FLNR ซึ่งเป็นนักวิชาการ Yuri Oganesyan แต่ตอนนี้เขาเพิ่งอนุญาตให้ตีพิมพ์เท่านั้น ผู้เขียนการค้นพบนี้ นักวิชาการ Yuri Oganesyan บอกกับผู้สังเกตการณ์ Pyotr Obraztsov เกี่ยวกับสาระสำคัญของการทดลอง

อิซเวเทีย: อะไรทำให้เกิดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ในการสังเคราะห์ธาตุที่หนักยิ่งยวดซึ่งมีอยู่ในช่วงเวลาอันสั้นที่ไม่มีนัยสำคัญ?

ยูริ โอกาเนเซียน: หลังจากการค้นพบธาตุเทียมชนิดแรก ได้แก่ เนปทูเนียมและพลูโตเนียม ในปี พ.ศ. 2483-2484 คำถามเกี่ยวกับขีดจำกัดของการมีอยู่ขององค์ประกอบกลายเป็นเรื่องที่น่าสนใจอย่างมากสำหรับวิทยาศาสตร์พื้นฐานของโครงสร้างของสสาร ในตอนท้ายของศตวรรษที่ผ่านมา มีการค้นพบธาตุเทียม 17 ชนิด และพบว่าความเสถียรทางนิวเคลียร์ของพวกมันลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเพิ่มขึ้น เลขอะตอม- เมื่อย้ายจากองค์ประกอบที่ 92 - ยูเรเนียม - ไปยังองค์ประกอบที่ 102 - โนเบเลียม ครึ่งชีวิตของนิวเคลียสจะลดลง 16 ลำดับความสำคัญ: จาก 4.5 พันล้านปีเหลือเพียงไม่กี่วินาที ดังนั้นจึงเชื่อกันว่าความก้าวหน้าในพื้นที่ของธาตุที่หนักกว่าจะนำไปสู่การจำกัดการดำรงอยู่ของพวกมัน ซึ่งถือเป็นขอบเขตของการดำรงอยู่ของโลกวัตถุเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ในช่วงกลางทศวรรษที่ 60 นักทฤษฎีตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของนิวเคลียสของอะตอมที่หนักยิ่งยวดโดยไม่คาดคิด ตามการคำนวณ อายุของนิวเคลียสที่มีเลขอะตอม 110-120 ควรเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสเพิ่มขึ้น ตามแนวคิดใหม่ พวกมันก่อให้เกิด "เกาะแห่งความมั่นคง" อันกว้างใหญ่ขององค์ประกอบที่มีน้ำหนักยิ่งยวด ซึ่งขยายขอบเขตของตารางองค์ประกอบอย่างมีนัยสำคัญ
และ: เป็นไปได้ไหมที่จะยืนยันสิ่งนี้ด้วยการทดลอง?

โอกาเนเซียน: ในปี 1975-1996 นักฟิสิกส์จากดุบนา ดาร์มสตัดท์ (GSI เยอรมนี) โตเกียว (RIKEN) และเบิร์กลีย์ (LBNL สหรัฐอเมริกา) ได้จัดการศึกษาปฏิกิริยาเหล่านี้และสังเคราะห์องค์ประกอบใหม่ 6 องค์ประกอบ ได้รับองค์ประกอบที่หนักที่สุด 109-112 เป็นครั้งแรกที่ GSI และทำซ้ำที่ RIKEN แต่ครึ่งชีวิตมากที่สุด นิวเคลียสหนักที่ได้จากปฏิกิริยาเหล่านี้มีเพียงหนึ่งในหมื่นหรือหนึ่งในพันของวินาทีเท่านั้น สมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของธาตุหนักยิ่งยวดได้รับมาเป็นครั้งแรก การยืนยันการทดลองใน Dubna ในการวิจัยที่ดำเนินการโดยกลุ่มของเราโดยความร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ ลอว์เรนซ์ ลิเวอร์มอร์ (สหรัฐอเมริกา) เราสามารถเปลี่ยนวิธีการสังเคราะห์นิวเคลียสที่หนักยิ่งยวดได้อย่างรุนแรงโดยการยิงไปที่เป้าหมายที่ทำจากเบอร์คีเลียมธาตุเทียม (N 97) ด้วยลำกระสุนปืนจากไอโซโทปแคลเซียมที่หายากมากและมีราคาแพง (N 20) ด้วย มวล 48 เมื่อนิวเคลียสถูกหลอมรวม องค์ประกอบ N 117 (97 + 20 = 117) ผลลัพธ์เกินความคาดหมายในแง่ดีที่สุด ในปี พ.ศ. 2543-2547 เกือบภายในห้าปี ปฏิกิริยาเช่นนี้ทำให้ธาตุหนักยิ่งยวดที่มีเลขอะตอม 114, 116 และ 118 ถูกสังเคราะห์ขึ้นเป็นครั้งแรก

และ: นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันมีส่วนสนับสนุนทางวิทยาศาสตร์อะไรกันแน่?

โอกาเนเซียน: ในปฏิกิริยานิวเคลียร์กับลำแคลเซียม ธาตุ 117 สามารถรับได้โดยใช้เป้าหมายที่ทำจากเบอร์คีเลียมธาตุเทียมเท่านั้น ครึ่งชีวิตของไอโซโทปนี้มีเพียง 320 วัน เนื่องจากอายุการใช้งานสั้น การผลิตเบอร์คีเลียมในปริมาณที่ต้องการ (20-30 มิลลิกรัม) จะต้องดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์ที่มีความหนาแน่นฟลักซ์นิวตรอนสูงมาก มีเพียงเครื่องปฏิกรณ์ไอโซโทปที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาในโอ๊คริดจ์เท่านั้นที่สามารถจัดการงานดังกล่าวได้ อย่างไรก็ตาม ในห้องปฏิบัติการนี้มีการผลิตพลูโตเนียมเป็นครั้งแรกสำหรับชาวอเมริกัน ระเบิดปรมาณู- เนื่องจากตั้งแต่ช่วงเวลาของการผลิตเบอร์คีเลียมปริมาณของมันจะลดลงครึ่งหนึ่งหลังจากผ่านไป 320 วันจึงจำเป็นต้องดำเนินการทั้งหมดอย่างรวดเร็ว และไม่เพียงแต่ในห้องปฏิบัติการเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโครงสร้างอย่างเป็นทางการในรัสเซียและสหรัฐอเมริกาที่เกี่ยวข้องกับการรับรองวัสดุที่ผิดปกติ การขนส่งผลิตภัณฑ์ที่มีกัมมันตภาพรังสีสูงทางบกและทางอากาศ ข้อควรระวังด้านความปลอดภัย และอื่นๆ

และ: คุ้มค่ากับเรื่องราวการผจญภัย เกิดอะไรขึ้นต่อไป?

Oganesyan: เมื่อต้นเดือนมิถุนายน 2552 ตู้คอนเทนเนอร์มาถึงมอสโก จากสารนี้มีเป้าหมายที่สถาบันวิจัยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (ดิมิทรอฟกราด) ในรูปแบบของเบอร์คีเลียมชั้นบาง ๆ (300 นาโนเมตร) ที่สะสมอยู่บนฟอยล์ไทเทเนียมบาง ๆ ในเดือนกรกฎาคม เป้าหมายถูกส่งไปยัง Dubna มาถึงตอนนี้ งานเตรียมการทั้งหมดที่ FLNR เสร็จสิ้นแล้ว และการฉายรังสีอย่างต่อเนื่องไปยังเป้าหมายด้วยลำแสงแคลเซียมเข้มข้นได้เริ่มต้นขึ้น ในการฉายรังสีเป้าหมายครั้งแรกเป็นระยะเวลา 70 วันเราโชคดี: เครื่องตรวจจับห้าครั้งบันทึกภาพการก่อตัวและการสลายตัวของนิวเคลียสขององค์ประกอบที่ 117 ตามที่คาดไว้ นิวเคลียสของธาตุนี้เปลี่ยนเป็นนิวเคลียสของธาตุ 115 ธาตุ 115 เปลี่ยนเป็นธาตุ 113 และธาตุ 113 เปลี่ยนเป็นธาตุ 111 และธาตุ 111 ก็สลายไปโดยมีครึ่งชีวิต 26 วินาที ในระดับนิวเคลียร์นี่คือ ช่วงเวลาที่ดี- ตอนนี้ตารางธาตุเต็มไปด้วยธาตุที่หนักที่สุดอีกหนึ่งธาตุที่มีเลขอะตอม 117

และ: ผู้อ่านของเราจะสนใจโดยธรรมชาติว่าการค้นพบของคุณมีประโยชน์อย่างไร

โอกาเนเซียน: แน่นอนว่าตอนนี้ไม่มีเลย เพราะได้ธาตุ N 117 เพียงไม่กี่อะตอมเท่านั้น จุดพื้นฐานจากมุมมองของเรา ความคิดเกี่ยวกับโลกของเราต้องเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ยิ่งไปกว่านั้น หากสังเคราะห์องค์ประกอบที่มีครึ่งชีวิตขนาดใหญ่ก็เป็นไปได้ว่าพวกมันมีอยู่จริงในธรรมชาติและสามารถ "อยู่รอด" ในยุคของเรานับตั้งแต่กำเนิดโลก - 4.5 พันล้านปี และเรากำลังทำการทดลองเพื่อค้นหาพวกมัน การติดตั้งของเราตั้งอยู่ในส่วนลึกของเทือกเขาอัลไพน์

และ: คำถามจากระนาบอื่น เหตุใดคุณจึงคิดว่าความสำเร็จที่ชัดเจนในฟิสิกส์นิวเคลียร์ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาจึงไม่ได้รับรางวัลโนเบล

Oganesyan: ฟิสิกส์เป็นเรื่องใหญ่ เห็นได้ชัดว่าสมาชิกของคณะกรรมการโนเบลมีความสนใจในด้านอื่น ๆ ของวิทยาศาสตร์นี้มากกว่า และมีนักวิทยาศาสตร์ที่คู่ควรมากมายจริงๆ อย่างไรก็ตาม ฉันต้องตั้งชื่อผู้เข้าร่วมในการทดลองของเรา: ห้องทดลองแห่งชาติ Oak Ridge (ศาสตราจารย์ James Roberto) มหาวิทยาลัย แวนเดอร์บิลต์ (ศาสตราจารย์ โจเซฟ แฮมิลตัน) ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore (Dawn Shaughnessy), สถาบันวิจัยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์, Dimitrovgrad (Mikhail Ryabinin) และห้องปฏิบัติการปฏิกิริยานิวเคลียร์ของ JINR (หัวหน้า Yuri Oganesyan)

จากบรรณาธิการ. ชั่วคราว ธาตุ N 117 จะถูกเรียกว่า "หนึ่ง-หนึ่ง-เจ็ด" ในภาษาลาติน ซึ่งก็คือ อุนอูนเซปเทียม กลุ่มนักวิชาการ Yuri Oganesyan ซึ่งเป็นผู้เขียนการค้นพบมีสิทธิ์ทุกประการในการตั้งชื่อจริงให้กับองค์ประกอบนี้ รวมถึงองค์ประกอบ N 114-116 และ 118 ที่พวกเขาค้นพบ ใน "สัปดาห์" ของวันที่ 26 มีนาคม เราได้เชิญ ผู้อ่านส่งข้อเสนอชื่อองค์ประกอบ "ของเรา" ในตอนนี้ มีเพียง "ลอน" สำหรับองค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่งเท่านั้นที่ดูสมเหตุสมผล การแข่งขันดำเนินต่อไป

องค์ประกอบที่หนักมากบนเกาะแห่งความมั่นคง

การศึกษาเชิงทฤษฎีและทดลองเกี่ยวกับความเสถียรของนิวเคลียสทำให้นักฟิสิกส์โซเวียตมีเหตุผลในการแก้ไขสิ่งที่ใช้ก่อนหน้านี้ วิธีการผลิตทรานยูเรเนียมหนัก- ในดุบนา พวกเขาตัดสินใจเลือกเส้นทางและเป้าหมายใหม่ ตะกั่วและ บิสมัท.

นิวเคลียสก็เหมือนกับอะตอมโดยรวม โครงสร้างเปลือก- นิวเคลียสของอะตอมมีความเสถียรเป็นพิเศษซึ่งมีโปรตอน 2-8-20-28-50-82-114-126-164 โปรตอน (นั่นคือนิวเคลียสของอะตอมด้วย หมายเลขซีเรียล) และ 2-8-20-28-50-82-126-184-196-228-272-318 นิวตรอน เนื่องจากโครงสร้างของเปลือกที่สมบูรณ์ เมื่อไม่นานมานี้เท่านั้นที่เป็นไปได้ที่จะยืนยันมุมมองเหล่านี้ด้วยการคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์

ประการแรก ความมั่นคงที่ไม่ธรรมดานี้ดึงดูดสายตาของฉัน เมื่อศึกษาความแพร่หลายขององค์ประกอบบางอย่างในอวกาศ ไอโซโทปการครอบครองเลขนิวเคลียร์เหล่านี้เรียกว่าเวทย์มนตร์ ไอโซโทปบิสมัท 209Bi ซึ่งมี 126 นิวตรอน ถือเป็นนิวไคลด์มหัศจรรย์ รวมถึงไอโซโทปด้วย ออกซิเจน แคลเซียม ดีบุก- ความมหัศจรรย์สองครั้งคือ: สำหรับฮีเลียม - ไอโซโทป 4 He (2 โปรตอน, 2 นิวตรอน), สำหรับแคลเซียม - 48 Ca (20 โปรตอน, 28 นิวตรอน) สำหรับตะกั่ว - 208 Pb (82 โปรตอน, 126 นิวตรอน) มีความโดดเด่นด้วยความแข็งแกร่งของแกนกลางที่พิเศษมาก

การใช้แหล่งกำเนิดไอออนชนิดใหม่และตัวเร่งไอออนหนักที่ทรงพลังยิ่งขึ้น - หน่วย U-200 และ U-300 ถูกจับคู่กันใน Dubna ในไม่ช้ากลุ่มของ G. N. Oganesyan ก็เริ่มมี การไหลของไอออนหนักด้วยพลังอันแสนพิเศษ เพื่อให้เกิดนิวเคลียร์ฟิวชัน นักฟิสิกส์โซเวียตได้ยิงโครเมียมไอออนด้วยพลังงาน 280 MeV ไปยังเป้าหมายที่ทำจากตะกั่วและบิสมัท เกิดอะไรขึ้น? เมื่อต้นปี 1974 นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ใน Dubna บันทึกกรณีการวางระเบิดดังกล่าวได้ 50 กรณี ซึ่งบ่งชี้ว่า การก่อตัวขององค์ประกอบ 106ซึ่งจะสลายตัวหลังจากผ่านไป 10 -2 วินาที นิวเคลียสของอะตอมทั้ง 50 ชนิดนี้ถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบ:

208 Pb + 51 Cr = 259 X

หลังจากนั้นไม่นาน กิออร์โซและซีบอร์กจากห้องทดลองลอว์เรนซ์ เบิร์กลีย์รายงานว่าพวกเขาได้สังเคราะห์ไอโซโทปของไอโซโทปชนิดใหม่ 106 th องค์ประกอบด้วย เลขมวล 263 โดยการระดมยิงแคลิฟอร์เนีย-249 ด้วยไอออนออกซิเจนในอุปกรณ์ Super-HILAC

องค์ประกอบใหม่จะมีชื่ออะไร?นอกเหนือจากความแตกต่างก่อนหน้านี้ ทั้งสองกลุ่มใน Berkeley และ Dubna ที่แข่งขันกันในการแข่งขันทางวิทยาศาสตร์ คราวนี้มาถึงฉันทามติ ยังเร็วเกินไปที่จะพูดถึงชื่อ Oganesyan กล่าว และกิออร์โซเสริมว่าได้ตัดสินใจงดเว้นข้อเสนอใดๆ เกี่ยวกับชื่อขององค์ประกอบที่ 106 จนกว่าสถานการณ์จะชัดเจน

ในตอนท้ายของปี 1976 ห้องปฏิบัติการปฏิกิริยานิวเคลียร์ Dubna ได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการสังเคราะห์องค์ประกอบ 107 เสร็จสิ้น ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับ "นักเล่นแร่แปรธาตุ" ของ Dubna ขลัง“บิสมัท-209 เมื่อถูกโจมตีด้วยโครเมียมไอออนด้วยพลังงาน 290 MeV ก็กลายเป็นไอโซโทป 107 -องค์ประกอบที่:

209 บิ + 54 Cr = 261 X + 2 n

ธาตุ 107 สลายตัวตามธรรมชาติโดยมีครึ่งชีวิต 0.002 วินาที และยังปล่อยอนุภาคแอลฟาออกมาด้วย

ครึ่งชีวิตของ 0.01 และ 0.002 วินาทีที่พบในองค์ประกอบ 106 และ 107 ทำให้เราระมัดระวัง ท้ายที่สุดแล้วพวกมันกลับกลายเป็นว่ามีลำดับความสำคัญที่ใหญ่กว่าที่คำนวณด้วยคอมพิวเตอร์หลายคำสั่ง บางทีองค์ประกอบที่ 107 อาจได้รับอิทธิพลอย่างเห็นได้ชัดจากความใกล้ชิดของจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเวทมนตร์ที่ตามมา - 114 ซึ่งเพิ่มความเสถียร?
หากเป็นเช่นนั้น ก็มีความหวังว่าจะได้รับไอโซโทปของธาตุ 107 ที่มีอายุยืนยาว เช่น โดยการปลอกกระสุน เบิร์กลีย์ไอออนนีออน การคำนวณแสดงให้เห็นว่าไอโซโทปที่มีนิวตรอนสูงซึ่งเกิดจากปฏิกิริยานี้จะมีครึ่งชีวิตเกิน 1 วินาที ซึ่งจะทำให้เราได้ศึกษา คุณสมบัติทางเคมีองค์ประกอบที่ 107 - เอคาเรเนีย.

ไอโซโทปที่มีอายุยาวนานที่สุดของทรานยูเรเนียมตัวแรก ธาตุ 93 เนปทูเนียม-237 มีครึ่งชีวิต 2,100,000 ปี ไอโซโทปที่เสถียรที่สุดของธาตุ 100 คือ เฟอร์เมียม-257 มีอายุเพียง 97 วัน เริ่มต้นจากองค์ประกอบ 104 ครึ่งชีวิตเป็นเพียงเสี้ยววินาทีเท่านั้น ดังนั้นดูเหมือนจะไม่มีความหวังเลยที่จะค้นพบองค์ประกอบเหล่านี้ เหตุใดจึงต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม?

Albert Ghiorso ผู้เชี่ยวชาญชั้นนำของสหรัฐอเมริกาเกี่ยวกับทรานยูเรเนียม เคยกล่าวไว้ในเรื่องนี้: " เหตุผลในการค้นหาองค์ประกอบเพิ่มเติมอย่างต่อเนื่องก็เพียงเพื่อสนองความอยากรู้อยากเห็นของมนุษย์ เกิดอะไรขึ้นแถวหัวมุมถนนถัดไป?“อย่างไรก็ตาม แน่นอนว่านี่ไม่ใช่แค่ความอยากรู้อยากเห็นทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น Ghiorso ยังแสดงให้เห็นชัดเจนว่าการวิจัยพื้นฐานดังกล่าวมีความสำคัญเพียงใด

ในยุค 60 ทฤษฎีเลขนิวเคลียร์มหัศจรรย์มีเพิ่มมากขึ้น มูลค่าที่สูงขึ้น- ใน "ทะเลแห่งความไม่มั่นคง" นักวิทยาศาสตร์พยายามอย่างยิ่งยวดที่จะหาทางช่วยชีวิต " เกาะแห่งความมั่นคงสัมพัทธ์" ซึ่งเท้าของนักสำรวจปรมาณูสามารถพักได้อย่างมั่นคง แม้ว่าเกาะนี้จะยังไม่ถูกค้นพบ แต่ "พิกัด" ของมันก็ยังเป็นที่รู้จัก: องค์ประกอบ 114, เอกัสเป็นผู้นำถือเป็นศูนย์กลาง พื้นที่ขนาดใหญ่ความยั่งยืน ไอโซโทป 298 ของธาตุ 114 เป็นประเด็นเฉพาะของการถกเถียงทางวิทยาศาสตร์มายาวนาน เนื่องจากไอโซโทป 114 โปรตอนและ 184 นิวตรอน เป็นหนึ่งในนิวเคลียสของอะตอมที่มีมนต์ขลังทวีคูณที่คาดการณ์ว่าจะคงอยู่เป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม การดำรงอยู่ในระยะยาวหมายถึงอะไร?

การคำนวณเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่า: ครึ่งชีวิตที่มีการปล่อยอนุภาคอัลฟ่าอยู่ในช่วง 1 ถึง 1,000 ปีและสัมพันธ์กับการแยกตัวตามธรรมชาติ - ตั้งแต่ 10 8 ถึง 10 16 ปี ความผันผวนดังกล่าวตามที่นักฟิสิกส์ชี้ให้เห็น อธิบายได้โดยการประมาณ "เคมีของคอมพิวเตอร์" ครึ่งชีวิตที่ให้กำลังใจอย่างมากได้รับการทำนายสำหรับเกาะแห่งความมั่นคงถัดไป - องค์ประกอบ 164 dvislead- ไอโซโทปของธาตุ 164 ที่มีมวล 482 ก็มีมนต์ขลังสองเท่าเช่นกัน: นิวเคลียสของมันประกอบด้วยโปรตอน 164 ตัวและนิวตรอน 318 ตัว

วิทยาศาสตร์นั้นน่าสนใจและเรียบง่าย องค์ประกอบที่มีมนต์ขลังยิ่งยวดเช่น ไอโซโทป-294 ของธาตุ 110 หรือไอโซโทป-310 ของธาตุ 126 ซึ่งมีนิวตรอน 184 ตัว เป็นเรื่องที่น่าทึ่งมากที่นักวิจัยจัดการกับองค์ประกอบในจินตนาการเหล่านี้อย่างจริงจัง ราวกับว่าพวกมันมีอยู่แล้ว มีการดึงข้อมูลใหม่ ๆ ออกจากคอมพิวเตอร์มากขึ้นเรื่อย ๆ และตอนนี้ก็รู้แน่ชัดแล้วว่าอะไร คุณสมบัติ - นิวเคลียร์ ผลึกศาสตร์ และเคมี - ธาตุหนักยิ่งยวดเหล่านี้ต้องมี- วรรณกรรมเฉพาะทางกำลังรวบรวมข้อมูลที่แม่นยำสำหรับองค์ประกอบต่างๆ ที่ผู้คนอาจจะค้นพบในอีก 50 ปีข้างหน้า

ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ปรมาณูกำลังสำรวจทะเลแห่งความไม่มั่นคงเพื่อรอการค้นพบ ทิ้งไว้ข้างหลังพวกเขา พื้นแข็ง: คาบสมุทรที่มีธาตุกัมมันตภาพรังสีเกิดขึ้นตามธรรมชาติ มีเนินทอเรียมและยูเรเนียมเป็นเครื่องหมาย และแผ่นดินแข็งที่ทอดยาวไปพร้อมกับธาตุและยอดเขาอื่นๆ ทั้งหมด ตะกั่วดีบุกและ แคลเซียม.
กะลาสีเรือผู้กล้าหาญอยู่ในทะเลหลวงมาเป็นเวลานาน ในสถานที่ที่ไม่คาดฝัน พวกเขาพบสันทราย: องค์ประกอบเปิด 106 และ 107 มีความเสถียรมากกว่าที่คาดไว้

ใน ปีที่ผ่านมาเราล่องเรือในทะเลแห่งความไม่มั่นคงเป็นเวลานาน G. N. Flerov โต้แย้งและทันใดนั้นในวินาทีสุดท้ายเราก็รู้สึกถึงพื้นใต้ฝ่าเท้าของเรา สุ่มหินใต้น้ำ? หรือ สันทรายเกาะแห่งความยั่งยืนที่รอคอยมานาน? หากข้อที่สองถูกต้องแสดงว่าเรามี โอกาสที่แท้จริงสร้าง ระบบคาบใหม่ของธาตุหนักยิ่งยวดที่เสถียรด้วยคุณสมบัติอันน่าทึ่ง

หลังจากที่สมมติฐานเกี่ยวกับองค์ประกอบเสถียรใกล้หมายเลขซีเรียล 114, 126, 164 เป็นที่รู้จัก นักวิจัยทั่วโลกก็พุ่งเข้าหาสิ่งเหล่านี้ " หนักมากอะตอม บางส่วนซึ่งน่าจะมีอายุครึ่งชีวิตยาวนานนั้นหวังว่าจะพบได้บนโลกหรือในอวกาศ อย่างน้อยก็ในรูปของร่องรอย หลังจากนั้น ด้วยการเกิดขึ้นของพวกเรา ระบบสุริยะองค์ประกอบเหล่านี้ก็มีอยู่เหมือนกับองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมด

ร่องรอยของธาตุที่มีน้ำหนักยิ่งยวด- สิ่งนี้ควรเข้าใจอะไร? อันเป็นผลมาจากความสามารถในการแยกชิ้นส่วนนิวเคลียร์ออกเป็นสองส่วนตามธรรมชาติด้วย มวลมากและพลังงาน ทรานซูรันเหล่านี้จะต้องทิ้งร่องรอยการทำลายล้างไว้อย่างชัดเจนในวัตถุใกล้เคียง
ร่องรอยที่คล้ายกันสามารถเห็นได้ในแร่ธาตุภายใต้กล้องจุลทรรศน์หลังจากที่ถูกกัดกร่อนแล้ว เมื่อใช้วิธีการทำลายล้างนี้ ทำให้สามารถติดตามการมีอยู่ขององค์ประกอบที่ตายไปนานแล้วได้แล้ว จากความกว้างของร่องรอยที่เหลือ เราสามารถประมาณเลขลำดับขององค์ประกอบได้ - ความกว้างของรางจะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของประจุนิวเคลียร์
พวกเขายังหวังที่จะระบุธาตุที่มีน้ำหนักยิ่งยวด “ที่มีชีวิต” โดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่ามันปล่อยนิวตรอนซ้ำๆ ในระหว่างกระบวนการฟิชชันที่เกิดขึ้นเอง องค์ประกอบเหล่านี้จะปล่อยนิวตรอนออกมามากถึง 10 นิวตรอน

มีการค้นหาร่องรอยของธาตุที่มีน้ำหนักยิ่งยวดในก้อนแมงกานีสจากส่วนลึกของมหาสมุทร รวมถึงในน้ำหลังจากการละลายของธารน้ำแข็งในทะเลขั้วโลก ยังไม่มีผลลัพธ์. G. N. Flerov และเพื่อนร่วมงานของเขาตรวจสอบแก้วตะกั่วของตู้โชว์โบราณจากศตวรรษที่ 14 ขวด Leyden จากศตวรรษที่ 19 และแจกันคริสตัลตะกั่วจากศตวรรษที่ 18
ในตอนแรก มีการระบุร่องรอยของฟิชชันที่เกิดขึ้นเองหลายอย่าง เอกัสเป็นผู้นำ- องค์ประกอบที่ 114. อย่างไรก็ตาม เมื่อนักวิทยาศาสตร์ของ Dubna ตรวจวัดซ้ำด้วยเครื่องตรวจจับนิวตรอนที่มีความไวสูงในเหมืองเกลือที่ลึกที่สุด สหภาพโซเวียตแล้วเราก็ไม่ได้ผลลัพธ์ที่เป็นบวก รังสีคอสมิกซึ่งเห็นได้ชัดว่าทำให้เกิดผลที่สังเกตได้ไม่สามารถทะลุผ่านได้ลึกขนาดนั้น

ในปี 1977 ศาสตราจารย์เฟลรอฟแนะนำว่าในที่สุดเขาก็ค้นพบ " สัญญาณของทรานยูเรเนียมใหม่" ขณะศึกษาน่านน้ำลึกร้อนของคาบสมุทรเชเลเกนในทะเลแคสเปียน
อย่างไรก็ตาม จำนวนคดีที่รายงานยังน้อยเกินไปสำหรับการจำแนกประเภทที่ชัดเจน หนึ่งปีต่อมา กลุ่มของ Flerov ลงทะเบียนแผนกที่เกิดขึ้นเองได้ 150 แผนกต่อเดือน ข้อมูลเหล่านี้ได้มาขณะทำงานกับเครื่องแลกเปลี่ยนไอออนที่เต็มไปด้วยทรานยูเรเนียมที่ไม่รู้จักจากน้ำร้อน เฟลรอฟประมาณค่าครึ่งชีวิตของธาตุที่มีอยู่ซึ่งเขายังไม่สามารถแยกออกได้คือพันล้านปี

นักวิจัยคนอื่นๆ มีแนวทางที่แตกต่างออกไป ศาสตราจารย์ฟาวเลอร์และเพื่อนร่วมงานของเขาจากมหาวิทยาลัยบริสตอลทำการทดลองโดยใช้ลูกโป่ง ระดับความสูง- ด้วยการใช้เครื่องตรวจจับนิวเคลียสจำนวนเล็กน้อย ทำให้สามารถระบุพื้นที่หลายแห่งที่มีประจุนิวเคลียร์เกิน 92 ได้ นักวิจัยชาวอังกฤษเชื่อว่าหนึ่งในร่องรอยนั้นชี้ไปที่ธาตุ 102...108 ด้วยซ้ำ ต่อมาได้มีการแก้ไขเพิ่มเติม: องค์ประกอบที่ไม่รู้จักมีหมายเลขซีเรียล 96 ( คูเรียม).

อนุภาคที่มีน้ำหนักยิ่งยวดเหล่านี้เข้าไปในสตราโตสเฟียร์ได้อย่างไร? โลก- จนถึงขณะนี้มีหลายทฤษฎีที่ได้รับการหยิบยกขึ้นมา ตามที่กล่าวไว้อะตอมหนักควรเกิดขึ้นจากการระเบิด ซุปเปอร์โนวาหรือในระหว่างกระบวนการทางดาราศาสตร์อื่นๆ และมาถึงโลกในรูปของรังสีคอสมิกหรือฝุ่น - แต่หลังจากผ่านไป 1,000 - 1,000,000 ปีเท่านั้น ปัจจุบันมีการค้นหาแหล่งสะสมของจักรวาลทั้งในชั้นบรรยากาศและในตะกอนทะเลน้ำลึก

ดังนั้นธาตุที่หนักยิ่งยวดสามารถพบได้ในรังสีคอสมิก? จริงอยู่ที่นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันที่ทำการทดลองสกายแล็ปในปี 1975 สมมติฐานนี้ไม่ได้รับการยืนยัน ในห้องปฏิบัติการอวกาศที่โคจรรอบโลก มีการติดตั้งเครื่องตรวจจับเพื่อดูดซับอนุภาคหนักจากอวกาศ ถูกค้นพบเท่านั้น รอยทางขององค์ประกอบที่รู้จัก.
ฝุ่นจากดวงจันทร์ถูกนำกลับมายังโลกหลังจากการลงจอดบนดวงจันทร์ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2512 ไม่ได้รับการตรวจสอบอย่างรอบคอบสำหรับการมีอยู่ขององค์ประกอบที่หนักยิ่งยวด เมื่อพบร่องรอยของอนุภาคที่มีอายุยาวนานถึง 0.025 มม. นักวิจัยบางคนเชื่อว่าอาจมีสาเหตุมาจากธาตุ 110 - 119

ผลลัพธ์ที่คล้ายกันได้มาจากการศึกษาองค์ประกอบไอโซโทปที่ผิดปกติของซีนอนก๊าซมีตระกูลที่มีอยู่ในนั้น ตัวอย่างต่างๆอุกกาบาต นักฟิสิกส์ได้แสดงความคิดเห็นว่าผลกระทบนี้สามารถอธิบายได้จากการมีอยู่ขององค์ประกอบที่หนักยิ่งยวดเท่านั้น
นักวิทยาศาสตร์โซเวียตใน Dubna ซึ่งวิเคราะห์อุกกาบาต Allende น้ำหนัก 20 กิโลกรัมซึ่งตกลงในเม็กซิโกในฤดูใบไม้ร่วงปี 2512 สามารถตรวจจับการแยกตัวที่เกิดขึ้นเองหลายครั้งอันเป็นผลมาจากการสังเกตสามเดือน
แต่ภายหลังได้สถาปนาแล้วว่า “ธรรมชาติ” พลูโทเนียม-244ซึ่งครั้งหนึ่งเคยเป็น ส่วนสำคัญระบบสุริยะของเราทิ้งร่องรอยที่คล้ายกันโดยสิ้นเชิง การตีความเริ่มดำเนินการอย่างระมัดระวังมากขึ้น

นิวเคลียสของอะตอมเป็นระบบของนิวคลีออนที่ประกอบด้วยโปรตอน Z และนิวตรอน N ที่เชื่อมต่อกันด้วยปฏิกิริยานิวเคลียร์ พลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสของอะตอมในแบบจำลองหยดของเหลวอธิบายได้ด้วยสูตรเบธ-ไวซ์แซคเกอร์ [3, 4] ขึ้นอยู่กับอายุการใช้งานและความสัมพันธ์ระหว่าง Z และ N นิวเคลียสของอะตอมแบ่งออกเป็นเสถียรและมีกัมมันตภาพรังสี ปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสีถูกค้นพบโดยเอ.เอ. Bequerel ในปี พ.ศ. 2439 ผู้ค้นพบรังสีที่ไม่ทราบมาก่อนซึ่งปล่อยออกมาจากเกลือยูเรเนียม
ในปี พ.ศ. 2441 ปิแอร์และมารี กูรีได้แยกธาตุใหม่ ซึ่งก็คือ เรเดียม Ra ( Z = 88) และพอโลเนียม Po (Z = 84) ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นกัมมันตภาพรังสีด้วย
อี. รัทเทอร์ฟอร์ดในปี พ.ศ. 2441 แสดงให้เห็นว่ารังสียูเรเนียมมีสององค์ประกอบ: อนุภาค α ที่มีประจุบวก (4 He นิวเคลียส) และอนุภาค β ที่มีประจุลบ (อิเล็กตรอน) [6, 9] ในปี 1900 พี. วิลลาร์ดค้นพบรังสียูเรเนียม γ

นิวเคลียสที่เสถียรตั้งอยู่ในหุบเขาเสถียรที่เรียกว่า (รูปที่ 1) อัตราส่วนของ N ถึง Z ตามแนวเส้นคงตัวขึ้นอยู่กับเลขมวล A = N + Z:

ไม่มี/แซด = 0.98 + 0.015A 2/3 (1) . ข้าว 1.นิวซีแลนด์

แผนภาพนิวเคลียสของอะตอม − ปัจจุบันทราบนิวเคลียสของอะตอมประมาณ 3,500 นิวเคลียส จำนวนนิวเคลียสที่เสถียรอยู่ที่ประมาณ 300 นิวเคลียสทางด้านซ้ายของหุบเขาเสถียรภาพคือนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสีที่สลายตัวอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของ β + และการจับยึดทางอิเล็กทรอนิกส์ เมื่อคุณย้ายออกจากหุบเขาเสถียรภาพไปยังนิวเคลียสที่มีโปรตอนมากเกินไป ครึ่งชีวิตของพวกมันจะลดลง ขอบเขต В р (N,Z) = 0 (В р (N,Z) พลังงานการแยกโปรตอนในนิวเคลียส (N,Z))
จำกัดขอบเขตการดำรงอยู่ของนิวเคลียสทางด้านซ้าย − เมื่อเคลื่อนที่จากหุบเขาแห่งความมั่นคงไปสู่นิวเคลียสที่มีนิวตรอนมากเกินไป ครึ่งชีวิตของนิวเคลียสก็จะลดลงเช่นกัน ทางด้านขวา พื้นที่ดำรงอยู่ของนิวเคลียสถูกจำกัดด้วยความสัมพันธ์ В n (N,Z) = 0 (В n (N,Z) พลังงานการแยกนิวตรอนในนิวเคลียส (N,2))
เกินขอบเขต วีพี (N,Z) = = 0 และ (Bn (N,Z) 0 นิวเคลียสของอะตอมไม่สามารถดำรงอยู่ได้ เนื่องจากการสลายตัวเกิดขึ้นภายในเวลานิวเคลียร์ที่มีลักษณะเฉพาะ
τ พิษ = 10 -22 วิ บริเวณนิวเคลียสที่มีโปรตอนส่วนเกินได้รับการศึกษาเชิงทดลองเกือบทั้งหมดจนถึงขอบเขต B p (N,Z) = 0 สำหรับนิวเคลียสที่มีนิวตรอนมากเกินไป ดังนั้น (ยกเว้นนิวเคลียสเบา) บริเวณนิวเคลียสที่ตรวจพบจากการทดลองจะอยู่ค่อนข้างไกลจากขอบเขต B n (N,Z)

= 0 ในบริเวณนี้อาจมีนิวเคลียสประมาณ 2,500 - 3,000 นิวเคลียสที่เราไม่รู้จัก
นักวิชาการ จี.เอ็น. เฟลรอฟ: คุณค่าของข้อมูลที่ได้รับจากการศึกษาไอโซโทปที่อยู่ห่างไกลจากบริเวณความเสถียรนั้นมีนัยสำคัญนอกจากนี้−สิ่งที่เราเรียนรู้จากการศึกษาไอโซโทปที่อยู่ใกล้บริเวณนี้ นี้ ทั่วไปแนวทางระเบียบวิธี
−ซึ่งใช้โดยทั้งนักฟิสิกส์และนักเคมี ศึกษาคุณสมบัติของสสารในสภาวะที่รุนแรงβ -ความเสถียรถูกจำกัดในแง่ที่ว่าในกรณีหนึ่ง เมื่อมีโปรตอนน้อยและจำนวนนิวตรอนค่อนข้างมาก แรงนิวเคลียร์จะมีบทบาทหลัก อีกกรณีหนึ่งเมื่อมีโปรตอนมากเกินไปจะมาก บทบาทที่สำคัญแรงผลักคูลอมบ์มีบทบาทจนถึงจุดที่การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของนิวเคลียสพร้อมกับการปล่อยโปรตอนเป็นไปได้
ในเรื่องนี้ ความสนใจเป็นพิเศษของเราในการศึกษานิวเคลียสของธาตุทรานยูเรเนียม ซึ่งแรงคูลอมบ์มีความแข็งแกร่งมากจนเอาชนะแรงดึงดูดนิวเคลียร์ได้ชัดเจนขึ้น สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นซึ่งรักษาแกนกลางให้สมดุลโดยรวมเกือบจะหายไปและแบ่งออกเป็นชิ้นส่วน ในเวลาเดียวกัน ผลกระทบทางนิวเคลียร์เฉพาะที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างภายในของนิวเคลียสสามารถเด่นชัดได้อย่างมาก มันอยู่ในบริเวณขององค์ประกอบนี้ว่า รูปลักษณ์ใหม่ไอโซเมอริซึมของนิวเคลียร์−ไอโซเมอร์ของรูปร่าง นอกจากนี้ยังมีตัวเลือกอื่นๆ ที่เป็นไปได้อีกมากมายที่นี่ ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจที่เกี่ยวข้องกับการมีอยู่ขั้นต่ำที่สองในพลังงานการเปลี่ยนรูปนิวเคลียร์

รายงานต่อคณะกรรมการจัดงานการประชุม UNESCO
อุทิศให้กับการครบรอบ 100 ปีของการสร้างตารางธาตุ

นอกจากนี้ยังมีข้อจำกัดเกี่ยวกับการมีอยู่ของนิวเคลียสของอะตอมจากธาตุหนักยิ่งยวดอีกด้วย ไม่พบองค์ประกอบที่มี Z > 92 ในสภาพธรรมชาติ การคำนวณโดยใช้แบบจำลองนิวเคลียร์แบบหยดของเหลวทำนายการหายตัวไปของสิ่งกีดขวางฟิชชันสำหรับนิวเคลียสที่มี Z 2 /A mut 41 (ประมาณ 104 องค์ประกอบ) ในปัญหาการมีอยู่ของนิวเคลียสที่หนักยิ่งยวด ควรแยกแยะประเด็นสองชุด

• นิวเคลียสที่หนักยิ่งยวดควรมีคุณสมบัติใด จะมีเลขวิเศษในบริเวณ Z และ N นี้หรือไม่? ช่องการสลายตัวหลักและครึ่งชีวิตของนิวเคลียสหนักยิ่งยวดคืออะไร?
• ปฏิกิริยาใดที่ควรใช้ในการสังเคราะห์นิวเคลียสที่มีน้ำหนักมากยิ่งยวด ประเภทของนิวเคลียสที่ใช้ระดมยิง ค่าภาคตัดขวางที่คาดหวัง พลังงานกระตุ้นที่คาดหวังของนิวเคลียสของสารประกอบ และช่องสัญญาณดีไซต์สำหรับนิวเคลียสที่เกิดขึ้น

ปัญหาของการสังเคราะห์องค์ประกอบที่มีมวลยิ่งยวดนั้นมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความจริงที่ว่านิวเคลียสที่มี Z, N = 2, 8, 20, 28, 50, 82, N = 126 (ตัวเลขเวทย์มนตร์) ได้เพิ่มความเสถียรด้วยความเคารพ ประเภทต่างๆการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี ปรากฏการณ์นี้อธิบายได้ภายในกรอบของแบบจำลองเปลือกนิวเคลียร์ - ตัวเลขมหัศจรรย์สอดคล้องกับการเติม เยื่อหุ้มนิวเคลียส[12, 13]. คำถามนี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติเกี่ยวกับการมีอยู่ของเลขมหัศจรรย์ต่อไปนี้ใน Z และ N ในกรณีที่มีอยู่ในพื้นที่นิวซีแลนด์ - แผนภาพของนิวเคลียสของอะตอม N > 150, Z > 101, ควรสังเกตนิวเคลียส superheavy ที่มีครึ่งชีวิตเพิ่มขึ้นเช่น จะต้องมีเกาะแห่งความมั่นคง การประยุกต์ใช้วิธีการ

คนอื่นแตกสลายและไม่รอดมาจนถึงทุกวันนี้ ยูเรเนียมยังคงสลายตัวอยู่ - เป็นธาตุกัมมันตภาพรังสี

ธาตุทั้งหมดรองจากยูเรเนียมจะหนักกว่านั้น พวกมันถูกสร้างขึ้นครั้งเดียวในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์นิวเคลียส (กระบวนการที่นิวเคลียสขององค์ประกอบทางเคมีที่ซับซ้อนและหนักถูกสร้างขึ้นจากนิวเคลียสของอะตอมที่ง่ายกว่าและเบากว่า) แต่ไม่สามารถรอดมาได้จนถึงทุกวันนี้ วันนี้พวกเขาสามารถได้รับเทียมเท่านั้น

การค้นพบธาตุเทียมชนิดแรก ได้แก่ เนปทูเนียมและพลูโทเนียมในปี พ.ศ. 2483-2484 ถือเป็นจุดเริ่มต้นของทิศทางใหม่ ฟิสิกส์นิวเคลียร์และเคมีเพื่อศึกษาคุณสมบัติของธาตุทรานยูเรเนียมและการประยุกต์ในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหลายสาขา จากการทำงานอย่างเข้มข้นเป็นเวลาหลายปี นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ได้สังเคราะห์องค์ประกอบใหม่หลายประการ

มีสามที่ได้รับการยอมรับในระดับสากล ศูนย์วิจัยในการสังเคราะห์ธาตุหนัก: ใน Dubna (รัสเซีย), ใน Berkeley (สหรัฐอเมริกา) และใน Darmstadt (เยอรมนี) ได้รับองค์ประกอบใหม่ทั้งหมดเริ่มตั้งแต่วันที่ 93 (เนปทูเนียม) ในห้องปฏิบัติการเหล่านี้ องค์ประกอบใหม่จะไม่ถูกพิจารณาว่าถูกค้นพบจนกว่านักวิจัยกลุ่มหนึ่งจะได้รับผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้จากการศึกษาอะตอมของมัน และจนกว่านักวิทยาศาสตร์กลุ่มอื่น (อิสระ) จะยืนยันผลลัพธ์เหล่านี้ ดังนั้นเซลล์ที่อยู่ห่างไกล ตารางธาตุเติมช้ามาก

ในปี พ.ศ. 2483 - 2496 ศาสตราจารย์เกลน ซีบอร์กและเพื่อนร่วมงานของเขาที่ห้องปฏิบัติการรังสีแห่งชาติ (เบิร์กลีย์ สหรัฐอเมริกา) สังเคราะห์องค์ประกอบประดิษฐ์ด้วย Z = 93 - 100 พวกมันได้มาในปฏิกิริยาของการดักจับนิวตรอนตามลำดับโดยนิวเคลียสของไอโซโทปยูเรเนียม - 235U ใน การฉายรังสีในระยะยาวอย่างมีประสิทธิภาพ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์- นิวเคลียสที่หนักกว่าทั้งหมดได้มาจากเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุ ซึ่งนิวเคลียสและอนุภาคที่ถูกเร่งจนความเร็วสูงชนกัน ผลจากการชนกันทำให้เกิดนิวเคลียสของธาตุหนักยิ่งยวดซึ่งมีอยู่มาก เวลาอันสั้นแล้วสลายไปอีกครั้ง ต้องขอบคุณร่องรอยของการสลายตัวนี้ จึงสามารถสรุปได้ว่าการสังเคราะห์นิวเคลียสหนักได้สำเร็จ

องค์ประกอบที่หนักกว่า Z=100 ถูกสังเคราะห์ขึ้นในปฏิกิริยากับไอออนหนักที่มีความเร่ง เมื่อมีการนำสารเชิงซ้อนของโปรตอนและนิวตรอนเข้าไปในนิวเคลียสเป้าหมาย ยุคแห่งเครื่องเร่งความเร็วเริ่มขึ้นในทศวรรษ 1960 อนุภาคมูลฐาน– ไซโคลตรอน ยุคของการเร่งความเร็วของไอออนหนัก เมื่อการสังเคราะห์องค์ประกอบใหม่เริ่มดำเนินการผ่านปฏิกิริยาของนิวเคลียสหนักสองตัวเท่านั้น อย่างไรก็ตามในช่วงกลางทศวรรษ 1970 แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะศึกษาคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบ 104, 105, 106 และ 107 เนื่องจากอายุการใช้งานของพวกเขา - เศษส่วนของไมโครวินาที - ไม่อนุญาตให้มีคุณสมบัติครบถ้วน การวิจัยทางเคมี- พวกมันทั้งหมดถูกสังเคราะห์ขึ้นในปฏิกิริยาฟิวชันเย็น (การค้นพบฟิวชันเย็นของนิวเคลียสขนาดใหญ่ในปี 1974 โดยจะปล่อยนิวตรอนหนึ่งหรือสองตัวที่มีพลังงานค่อนข้างต่ำ)

ธาตุ 104 ถูกสังเคราะห์ครั้งแรกในดุบนาเมื่อปี พ.ศ. 2507 ได้รับโดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นำโดย Georgy Flerov ในปี พ.ศ. 2512 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเบิร์กลีย์ รัฐแคลิฟอร์เนีย ได้รับธาตุดังกล่าว ในปี พ.ศ. 2540 ธาตุนี้ได้รับการตั้งชื่อว่า รัทเทอร์ฟอร์เดียม สัญลักษณ์ Rf

องค์ประกอบ 105 ได้รับการสังเคราะห์ในปี 1970 โดยกลุ่มนักวิจัยอิสระสองกลุ่มใน Dubna (สหภาพโซเวียต) และ Berkeley (สหรัฐอเมริกา) มันถูกตั้งชื่อว่า dubnium เพื่อเป็นเกียรติแก่เมือง Dubna ซึ่งเป็นที่ตั้งของสถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ซึ่งมีการสังเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีหลายอย่างสัญลักษณ์ Db

ธาตุ 106 ได้รับครั้งแรกในสหภาพโซเวียตโดยจอร์จี เฟลรอฟและเพื่อนร่วมงานของเขาในปี 1974 และเกือบจะพร้อมกันที่เกลน ซีบอร์กและเพื่อนร่วมงานของเขาสังเคราะห์ในสหรัฐอเมริกา ในปี 1997 สหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์นานาชาติ (IUPAC) ได้อนุมัติชื่อซีบอร์เกียม (เพื่อเป็นเกียรติแก่ซีบอร์ก) สำหรับธาตุ 106 ซึ่งมีสัญลักษณ์ Sg.

ปฏิกิริยาฟิวชันเย็นของนิวเคลียสขนาดใหญ่ได้ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์ธาตุใหม่ 6 ธาตุ 107 ถึง 112 ที่ศูนย์ฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งชาติ GSI ในเมืองดาร์มสตัดท์ ประเทศเยอรมนี การทดลองครั้งแรกเพื่อให้ได้ธาตุ 107 ดำเนินการในสหภาพโซเวียตโดย Yuri Oganesyan และเพื่อนร่วมงานของเขาในปี 1976 ข้อมูลที่เชื่อถือได้ครั้งแรกเกี่ยวกับคุณสมบัติทางนิวเคลียร์ขององค์ประกอบ 107 ได้รับในประเทศเยอรมนีในปี 1981 และ 1989 ในปี พ.ศ. 2540 IUPAC ได้อนุมัติชื่อโบห์เรียมสำหรับธาตุ 107 (เพื่อเป็นเกียรติแก่นีลส์ บอร์) สัญลักษณ์ Bh.

การทดลองครั้งแรกเพื่อให้ได้องค์ประกอบ 108 ดำเนินการในสหภาพโซเวียตในปี พ.ศ. 2526-2527 ข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับคุณสมบัติทางนิวเคลียร์ขององค์ประกอบ 108 ได้รับในประเทศเยอรมนีในปี 1984 และ 1987 ในปี 1997 IUPAC อนุมัติชื่อ Hassium (สำหรับเฮสส์ ประเทศเยอรมนี) สำหรับองค์ประกอบ 108 สัญลักษณ์ Hs.

ธาตุ 109 ได้รับครั้งแรกในเยอรมนีเมื่อปี 1982 และได้รับการยืนยันในปี 1984 ในปี พ.ศ. 2537 IUPAC ได้อนุมัติชื่อไมต์เนเรียมสำหรับองค์ประกอบ 109 (ตามหลังลิซ ไมต์เนอร์) ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของภูเขา

ธาตุ 110 ถูกค้นพบในปี 1994 ที่ศูนย์วิจัยไอออนหนักในเมืองดาร์มสตัดท์ ประเทศเยอรมนี ในระหว่างการทดลองโดยมีโลหะผสมพิเศษที่มีตะกั่วถูกสะสมไว้บนจานและระดมยิงด้วยไอโซโทปนิกเกิล Darmstadtium ได้รับการตั้งชื่อตามเมือง Darmstadt (เยอรมนี) ซึ่งเป็นสถานที่ค้นพบ สัญลักษณ์ Ds

ธาตุ 111 ถูกค้นพบในประเทศเยอรมนี และได้ชื่อว่าเรินต์เกเนียม ( สัญลักษณ์ทางเคมี Rg) เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม-คอนราด เรินต์เกน

ธาตุ 112 มีชื่อเรียกทำงานว่า "ununbiy" (Uub) ซึ่งมาจากเลขละติน "หนึ่ง-หนึ่ง-สอง" เป็นตัวแทน องค์ประกอบทรานส์ยูเรนิกได้มาจากการระดมยิงเป้าหมายตะกั่วด้วยนิวเคลียสของสังกะสี ครึ่งชีวิตของมันคือประมาณ 34 วินาที

Ununbium ได้รับครั้งแรกในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2539 ที่เครื่องเร่งไอออนหนักในเมืองดาร์มสตัดท์ เพื่อให้ได้อะตอมของธาตุใหม่ ทีมนักวิทยาศาสตร์ใช้ไอออนสังกะสีที่มีเลขอะตอม 30 ซึ่งถูกเร่งให้มีพลังงานสูงมากด้วยเครื่องเร่งความเร็ว 120 เมตร หลังจากนั้นไอออนก็ชนเป้าหมายที่ทำจากตะกั่วซึ่งมีเลขอะตอมคือ 82 เมื่อสังกะสีและนิวเคลียสตะกั่วรวมกัน จะเกิดการก่อตัวของนิวเคลียสของธาตุใหม่ โดยมีเลขอะตอมเท่ากับผลรวมของเลขอะตอมของส่วนประกอบดั้งเดิม ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2552 IUPAC ยอมรับการมีอยู่อย่างเป็นทางการ

ธาตุที่หนักกว่า - มีเลขอะตอม 112-116 และหนักที่สุดที่ ในขณะนี้ธาตุ 118 - ได้รับโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียจากสถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ในดูบนาในปี 2543-2551 แต่ยังคงรอการยอมรับอย่างเป็นทางการจาก IUPAC

ปัจจุบันนักฟิสิกส์ชาวรัสเซียจากห้องปฏิบัติการ Flerov ของสถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ใน Dubna กำลังทำการทดลองเกี่ยวกับการสังเคราะห์ธาตุที่ 117 ซึ่งมีสถานที่ในตารางธาตุระหว่างองค์ประกอบที่ได้รับก่อนหน้านี้ที่ 116 และ 118 ยังคงว่างเปล่า

เมื่อวันที่ 28 พฤศจิกายน พ.ศ. 2559 สหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์นานาชาติ (IUPAC) ได้ตั้งชื่อให้กับธาตุหนักยิ่งยวดสี่ธาตุ ได้แก่ ไนโฮเนียม (ธาตุ 113) ตารางธาตุ), มอสโคเวียม (องค์ประกอบ 115), เทนเนสซีน (องค์ประกอบ 117) และโอกาเนสสัน (องค์ประกอบ 118) Moscovium, tennessine และ oganesson ได้รับครั้งแรกในสหพันธรัฐรัสเซียโดยความร่วมมือกับนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ในวันครบรอบวันดังกล่าว ยังไม่มี+1เราขอเชิญชวนให้คุณจินตนาการว่าตัวเองเป็นนักเล่นแร่แปรธาตุและลองสังเคราะห์องค์ประกอบที่หนักยิ่งยวดหนึ่งรายการ (หรือหลายรายการขึ้นอยู่กับโชคของคุณ) ด้วยเครื่องเร่งอนุภาคร่วมกับ Yandex Publishing House

หนักสุดๆ องค์ประกอบทางเคมีด้วยเลขอะตอมที่มากกว่า 100 สามารถรับได้เฉพาะในปฏิกิริยาฟิวชันในตัวเร่งอนุภาคที่มีประจุเท่านั้น ในนั้น แกนเป้าหมายหนักจะถูกยิงด้วยแกนกระสุนปืนที่เบากว่า นิวเคลียสขององค์ประกอบใหม่เกิดขึ้นในกรณีที่เกิดการชนและการหลอมรวมของกระสุนปืนและนิวเคลียสเป้าหมายอย่างแม่นยำ คุณมีโอกาสที่จะรู้สึกเหมือนเป็นนักเล่นแร่แปรธาตุสมัครเล่นและสร้างองค์ประกอบใหม่ คุณมีแกนกระสุนปืนและแกนเป้าหมายตามที่คุณต้องการ เลือกคู่และคลิกปุ่ม "เปิดใช้งานตัวเร่งความเร็ว" หากคุณเลือกคู่ที่ใช่คุณจะได้รับพิเศษ องค์ประกอบหนักคุณจะเห็นผลผลิตของมันและค้นหาว่าใครและเมื่อใดที่มันถูกสังเคราะห์ขึ้นในความเป็นจริง

เราร่วมกับ Yandex Publishing ได้เตรียมคำตอบสำหรับคำถามเกี่ยวกับองค์ประกอบที่มีน้ำหนักมากยิ่งยวดที่พบได้ทั่วไปบนอินเทอร์เน็ต คลิกที่คำถามเพื่อดูคำตอบ

เป็นไปได้ไหมที่จะคาดเดาได้ว่ายังมีธาตุหนักยิ่งยวดจำนวนเท่าใดที่ยังถูกค้นพบอยู่? มีจำนวนโปรตอนสูงสุดที่สามารถอยู่ในนิวเคลียสที่จะจำกัดมวลขององค์ประกอบได้หรือไม่?

การทำนายดังกล่าวทั้งหมดขึ้นอยู่กับ โมเดลที่ทันสมัยความเสถียรของนิวเคลียสของอะตอม จากการพิจารณาที่ไร้เดียงสาที่สุด ดูเหมือนว่านิวเคลียสใดๆ ที่แรงผลักคูลอมบ์ระหว่างโปรตอนที่มีประจุบวกจะได้รับการชดเชยด้วยความแข็งแรงของพันธะระหว่างพวกมันเนื่องจากอันตรกิริยาที่รุนแรงจะมีเสถียรภาพได้ ไม่ว่าในกรณีใด ในการทำเช่นนี้ จะต้องมีนิวตรอนที่ไม่มีประจุอยู่ในนิวเคลียสจำนวนหนึ่ง แต่อัตราส่วนระหว่างจำนวนนิวตรอนและโปรตอนไม่ได้เป็นเงื่อนไขที่เพียงพอสำหรับความเสถียรของนิวเคลียสของอะตอม นี่คือจุดที่ธรรมชาติควอนตัมของนิวคลีออนเข้ามามีบทบาท: พวกมันมีการหมุนของจำนวนครึ่งจำนวนเต็ม และมีแนวโน้มที่จะจับกลุ่มกันเป็นคู่และสร้างระดับพลังงานที่เติมเต็มเช่นเดียวกับอิเล็กตรอน

ผลกระทบเหล่านี้นำไปสู่ความแตกต่างในความเสถียรของระบบโปรตอน-นิวตรอนเมื่อเทียบกับเส้นทางการสลายตัวหลายทาง - ฟิชชันที่เกิดขึ้นเอง (ซึ่งเกิดขึ้นจากผลทางกลของควอนตัม และหากไม่มีการกระตุ้นจากภายนอก จะนำไปสู่การแยกออกเป็นนิวเคลียสและนิวตรอนที่เบากว่า) เช่นเดียวกับ α-และ β-decay โดยมีการปล่อยอนุภาคอัลฟาหรืออิเล็กตรอน (หรือโพซิตรอน) ตามลำดับ สัมพันธ์กับแต่ละช่องการสลายตัว แต่ละนิวเคลียสมีอายุขัยของมันเอง ดังนั้นด้วยการเพิ่มจำนวนอะตอมขององค์ประกอบความน่าจะเป็นของฟิชชันที่เกิดขึ้นเองจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งกำหนดข้อ จำกัด ที่สำคัญเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของนิวเคลียสที่เสถียรขององค์ประกอบที่หนักยิ่งยวด - ทั้งหมดจะต้องไม่เสถียรโดยมีครึ่งชีวิตค่อนข้างสั้น ดังนั้นธาตุทั้งหมดที่หนักกว่าตะกั่วจึงไม่มีไอโซโทปที่เสถียรทั้งหมด

อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีทำนายว่าแม้แต่ในหมู่ธาตุที่มีมวลหนักยิ่งยวด ก็อาจมีไอโซโทปที่ค่อนข้างจะสัมพันธ์กัน ครั้งใหญ่ชีวิต. จะต้องมีอยู่สำหรับระบบที่มีอัตราส่วนโปรตอนและนิวตรอนที่เหมาะสมและมีระดับโปรตอนและนิวตรอนครบถ้วน อย่างไรก็ตาม ยังไม่สามารถสังเคราะห์องค์ประกอบดังกล่าวได้ และหากดูเหมือนว่าจะเป็นไปได้ที่จะไปยัง "เกาะแห่งความมั่นคง" ที่ใกล้ที่สุด (ซึ่งคาดการณ์ไว้สำหรับนิวเคลียสของฟลีโรเวียมที่มี 184 นิวตรอน) ในอนาคตอันใกล้นี้ก็จะเป็นไปได้ การค้นหานิวเคลียสที่หนักกว่าพร้อมกับเปลือกถัดไปที่เต็มไปในระบบที่ไม่เสถียรอย่างยิ่งนั้นยากกว่ามากหากไม่ใช่เป็นไปไม่ได้

อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่าการคาดการณ์ทั้งหมดเหล่านี้ขึ้นอยู่กับแบบจำลองที่ทำงานได้ดีสำหรับนิวเคลียสที่ค่อนข้างเล็ก แต่สำหรับองค์ประกอบที่มีน้ำหนักมากเป็นพิเศษ รูปร่างของนิวเคลียสเริ่มเบี่ยงเบนไปจากทรงกลมอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งต้องมีการแก้ไขที่ต้องทำ ถึงโมเดลเหล่านี้

องค์ประกอบที่มีน้ำหนักยิ่งยวดมีประโยชน์ในทางปฏิบัติหรือไม่? หรือบางทีมันอาจจะปรากฏขึ้นในอนาคต?

ในขณะนี้ องค์ประกอบที่มีน้ำหนักยิ่งยวดยังไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้จริง นี่เป็นเพราะสาเหตุหลายประการ ประการแรก การสังเคราะห์ของพวกมันซับซ้อนมาก กระบวนการซึ่งใช้เวลานานพอสมควรส่งผลให้มีการสร้างนิวเคลียสจำนวนน้อยมาก ประการที่สอง ในบรรดาธาตุทั้งหมดที่มีเลขอะตอมมากกว่า 100 มีเพียงเฟอร์เมียม (ธาตุที่ 100) และเมนเดลีเวียม (ธาตุที่ 101) เท่านั้นที่มีไอโซโทปค่อนข้างเสถียรโดยมีครึ่งชีวิต 100 และ 50 วัน ตามลำดับ สำหรับธาตุหนักยิ่งยวดที่เหลืออยู่ แม้แต่ไอโซโทปที่สังเคราะห์ขึ้นซึ่งมีความเสถียรที่สุดก็จะสลายตัวไป สถานการณ์กรณีที่ดีที่สุดในเวลาหลายสิบชั่วโมง และบ่อยกว่านั้นในหน่วยวินาทีหรือมิลลิวินาที

ดังนั้น ในตอนนี้ กระบวนการสังเคราะห์นิวเคลียสที่หนักยิ่งยวดจึงเป็นเพียงความสนใจขั้นพื้นฐานเท่านั้นที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างนิวคลีออนกับนิวคลีออนและอันตรกิริยาระหว่างควาร์ก คุณสมบัติของไอโซโทปสังเคราะห์ช่วยสร้างแบบจำลองทางทฤษฎีที่แม่นยำยิ่งขึ้นซึ่งสามารถนำมาใช้ไม่เพียงเพื่อศึกษานิวเคลียสของอะตอมบนโลกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเมื่อศึกษาดาวนิวตรอนในแกนกลางที่ความหนาแน่นของนิวคลีออนสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ มากกว่าความหนาแน่นในนิวเคลียสของอะตอม

นักวิทยาศาสตร์คาดว่าในอนาคตธาตุที่มีน้ำหนักยิ่งยวดอาจมีอยู่บ้าง การใช้งานจริงที่เกี่ยวข้องโดยเฉพาะกับการพัฒนาเซ็นเซอร์หรือวิธีการถ่ายภาพรังสีในการแพทย์หรืออุตสาหกรรม บางทีนี่อาจเป็นวิธีการใช้งานใหม่ที่ไม่สามารถคาดเดาได้ในขณะนี้ แต่ไม่ควรคาดหวังอย่างแน่นอนในปีต่อ ๆ ไป เพราะด้วยเหตุนี้เทคโนโลยีในการผลิตจึงต้องเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง

เป็นไปได้ไหมที่จะได้ไอโซโทปเสถียรของธาตุหนักยิ่งยวด หรือพวกมันทั้งหมดจะมีเพียงกัมมันตภาพรังสีเท่านั้น?

ปัจจุบันไม่ทราบไอโซโทปเสถียรของธาตุที่อยู่ในตารางธาตุหลังตะกั่ว หมายเลขลำดับของตะกั่วในตารางธาตุคืออันดับที่ 82 ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบทั้งหมดที่เริ่มต้นจากบิสมัทจะมีกัมมันตภาพรังสีไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ครึ่งชีวิตขององค์ประกอบเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปภายในขีดจำกัดที่กว้างมาก ดังนั้นไอโซโทปบิสมัทที่เสถียรที่สุดซึ่งก่อนหน้านี้ถือว่าเสถียรนั้นมีครึ่งชีวิต 2 × 10 19 ปี ซึ่งเป็นขนาดที่ใหญ่กว่าอายุของจักรวาลหลายเท่า

ไอโซโทปที่สังเคราะห์ขึ้นในปัจจุบันของธาตุที่มีน้ำหนักยิ่งยวด (ซึ่งมีเลขลำดับในตารางธาตุที่มากกว่าหนึ่งร้อย) มีครึ่งชีวิตที่สั้นกว่าบิสมัทอย่างมาก และแปรผันจากหนึ่งร้อยวันไปจนถึงเศษส่วนของมิลลิวินาที ทั้งหมดนี้มีกัมมันตภาพรังสีด้วย

อย่างไรก็ตาม ตามการคาดการณ์ทางทฤษฎี สำหรับองค์ประกอบบางอย่างที่มีโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสจำนวนหนึ่ง ครึ่งชีวิตเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญก็เป็นไปได้ ปริมาณที่ต้องการนิวตรอนและโปรตอนในนิวเคลียสสอดคล้องกับเปลือกนิวตรอนและโปรตอนที่สมบูรณ์ และน่าจะเท่ากับ 114 สำหรับโปรตอนและ 184 สำหรับนิวตรอน ตามทฤษฎีการกำหนดค่าดังกล่าวควรนำไปสู่การเพิ่มครึ่งชีวิตจากหลายร้อยไมโครวินาทีเป็น 10 5 ปี ความเสถียรสัมพัทธ์ของนิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนใกล้เคียงกับค่าเหล่านี้บ่งบอกถึงการมีอยู่ของ "เกาะแห่งความมั่นคง" ท่ามกลางองค์ประกอบที่มีน้ำหนักมาก อย่างไรก็ตาม ยังไม่สามารถยืนยันการมีอยู่ของมันได้จากการทดลอง แต่ถึงแม้การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในอายุการใช้งานของนิวเคลียสจะไม่ทำให้ไอโซโทปเหล่านี้เสถียร - พวกมันจะยังคงมีกัมมันตภาพรังสีอยู่

เป็นไปได้ไหมที่อย่างน้อยในทางทฤษฎีจะตรวจจับองค์ประกอบที่มีน้ำหนักยิ่งยวดในธรรมชาติ? หรืออย่างน้อยก็ผลจากการสลายตัวซึ่งจะพิสูจน์ได้ว่าธาตุดังกล่าวมีอยู่จริง?

ไม่พบธาตุที่หนักยิ่งยวดในธรรมชาติเลย (ซึ่งไม่น่าแปลกใจ เนื่องจากธาตุเหล่านี้ล้วนมีครึ่งชีวิตที่สั้นมาก) ธาตุที่มีเลขอะตอมสูงที่สุดในธรรมชาติจนถึงปัจจุบันคือยูเรเนียม ซึ่งมีโปรตอน 92 ตัวอยู่ในนิวเคลียส

ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 มีรายงานการมีอยู่ของธาตุหมายเลข 108 (สังเคราะห์ในภายหลังภายใต้ชื่อฮัสเซียม) ในแร่ธาตุธรรมชาติ เมื่อประมาณ 10 ปีที่แล้ว มีการค้นพบร่องรอยของธาตุ 122 ในตัวอย่างทอเรียม แต่ข้อเท็จจริงเหล่านี้ไม่ได้รับการยืนยัน

บนโลก สภาวะที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์นิวเคลียสที่หนักยิ่งยวดที่เสถียรไม่มีอยู่และไม่เคยมีอยู่ แต่เชื่อกันว่าสภาวะที่ใกล้เคียงกับสภาวะดังกล่าวสามารถทำได้ในระหว่างการระเบิดของซุปเปอร์โนวา ในกรณีนี้ อุณหภูมิจะสูงขึ้นจนถึงค่าที่เพียงพอที่จะกระตุ้นการดูดซึมนิวตรอนอย่างรวดเร็วโดยนิวเคลียส (ที่เรียกว่า r-process) จนถึงขณะนี้ยังไม่มีการบันทึกหลักฐานที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับการก่อตัวตามธรรมชาติขององค์ประกอบที่มีหมายเลขซีเรียลมากกว่า 100 ในกระบวนการดังกล่าว แต่มีการศึกษาเกี่ยวกับองค์ประกอบของรังสีคอสมิกเพื่อตรวจสอบการมีอยู่ของธาตุที่หนักยิ่งยวดในนั้น โดยเฉพาะเกี่ยวกับการค้นพบอนุภาคด้วย เลขอะตอมมีผู้พูดมากกว่า 100 คนในปี 2554 อย่างไรก็ตามข้อมูลเหล่านี้ยังไม่ได้รับการยืนยันเช่นกัน

คำว่า "สงครามทรานสเฟอร์เมียม" มาจากไหน และเหตุใดจึงมักเกิดคำถามเกี่ยวกับความเป็นอันดับหนึ่งของกลุ่มหนึ่งหรือกลุ่มอื่นในการสังเคราะห์องค์ประกอบใหม่

โดยปกติสำนวนนี้ใช้เพื่ออ้างถึงข้อพิพาทระหว่างสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตที่มีลำดับความสำคัญในการค้นพบองค์ประกอบที่มีหมายเลขซีเรียล 104, 105 และ 106 ซึ่งถูกค้นพบในช่วงทศวรรษที่ 60 และ 70 ของศตวรรษที่ 20 คำว่า "สงครามทรานสเฟอร์เมียม" (องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้อยู่ในตารางธาตุหลังเฟอร์เมียม) ได้รับการเสนอครั้งแรกในปี 1994 ในสหภาพโซเวียต การสังเคราะห์ได้ดำเนินการที่ Joint Institute for Nuclear Research ใน Dubna ในสหรัฐอเมริกา - ที่ Lawrence Berkeley และ Livermore National Laboratories ความพยายามในการสังเคราะห์องค์ประกอบ 104 ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกในปัจจุบันย้อนกลับไปในปี 1964 องค์ประกอบ 105 ถึง 1970 และองค์ประกอบ 106 ถึง 1974

ฝ่ายโซเวียตเชื่อว่าใน Dubna มีการสังเคราะห์องค์ประกอบที่ 104 และ 105 เป็นครั้งแรก และใช้ชื่อ "kurchatovy" และ "nielsborium" สำหรับองค์ประกอบเหล่านั้นตามลำดับ นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันวิพากษ์วิจารณ์ผลการทดลองของโซเวียตและแย้งว่าพวกเขาเป็นคนแรกที่ได้รับองค์ประกอบทางฟิสิกส์เหล่านี้ในห้องปฏิบัติการและเรียกพวกมันว่า "รัทเทอร์ฟอร์เดียม" และ "แกเนียม" (เพื่อเป็นเกียรติแก่เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด และอ็อตโต ฮาห์น ตามลำดับ) อย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อมูลการสังเคราะห์ส่วนใหญ่ถูกปิดในขณะนั้น จึงค่อนข้างยากที่จะระบุความเป็นอันดับหนึ่งของกลุ่มหนึ่งหรือกลุ่มอื่นได้อย่างไม่น่าสงสัย

ด้วยเหตุนี้กระบวนการตัดสินแชมป์จึงดำเนินไปเป็นเวลา 30 ปีและกลายเป็นองค์ประกอบหนึ่ง สงครามเย็น- มีเพียงในปี 1994 เท่านั้นที่มีการรวมตัวกันของคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศ ซึ่งตรวจสอบข้อมูลที่ทราบและเสนอชื่อที่แตกต่างกันสำหรับองค์ประกอบต่างๆ เบื้องต้นบางส่วน การตัดสินใจทำทำให้เกิดความขัดแย้ง โดยเฉพาะการตั้งชื่อองค์ประกอบเพื่อเป็นเกียรติแก่บุคคลที่ยังมีชีวิตอยู่ (เกลนน์ ซีบอร์ก) การโอนชื่อจากองค์ประกอบหนึ่งไปยังอีกองค์ประกอบหนึ่งค่อนข้างมาก ข้อเสนอเบื้องต้น(ซึ่งเกี่ยวข้องกับบุคคลที่สามในความขัดแย้ง - สมาคมเยอรมันเพื่อการวิจัยธาตุหนัก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้สังเคราะห์ธาตุที่ 107, 108 และ 109)

เป็นผลให้พบวิธีแก้ปัญหาการประนีประนอม และในปี 1997 ลำดับความสำคัญและชื่อขององค์ประกอบได้รับการอนุมัติในที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีการตัดสินใจว่าจะไม่ทำให้ชื่อของ Igor Kurchatov และ Otto Hahn ซึ่งเกี่ยวข้องกับโครงการนิวเคลียร์ของโซเวียตและนาซีคงอยู่ต่อไป ตอนนี้องค์ประกอบที่ 104 และ 106 ใช้ชื่อที่เสนอโดยฝ่ายอเมริกัน (รัทเทอร์ฟอร์ดเดียมและซีบอร์เกียม) องค์ประกอบที่ 105 - เพื่อรับรู้ถึงคุณธรรมของนักวิทยาศาสตร์โซเวียตเรียกว่า dubnium สำหรับองค์ประกอบที่ 107, 108 และ 109 ที่พวกเขาใช้ชื่อที่เสนอ โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน - โบห์เรียม, ฮัสเซียม และไมต์เนเรียม (มีเพียงอันแรกเท่านั้นที่แตกต่างจากตัวเลือกที่เสนอ - ในตอนแรกเสนอให้เรียกมันว่านิลสโบเรียม) ตอนนี้ด้วยความเปิดกว้างของข้อมูลและขั้นตอนที่กำหนดไว้ในการกำหนดชื่อให้กับองค์ประกอบ คำถามเกี่ยวกับลำดับความสำคัญจึงได้รับการแก้ไขได้ง่ายขึ้นมาก

ภาพย่อจากต้นฉบับการเล่นแร่แปรธาตุศตวรรษที่ 16 “The Splendor of the Sun”

ธาตุที่หนักยิ่งยวดสามารถสร้างขึ้นจากการระเบิดซูเปอร์โนวาได้หรือไม่? และเราสามารถบันทึกการเกิดนี้ได้หรือไม่?

เป็นที่ทราบกันว่าการระเบิดของซูเปอร์โนวาสามารถผลิตนิวเคลียสของธาตุที่หนักมาก เช่น ยูเรเนียมหรือทอเรียม นิวเคลียสเหล่านี้เกิดขึ้นจากกลไกการจับนิวตรอนอย่างรวดเร็ว (ที่เรียกว่ากระบวนการ r) เชื่อกันว่าการระเบิดของซุปเปอร์โนวาทำให้เกิดอุณหภูมิที่เพียงพอ - ประมาณสี่พันล้านองศา - เพื่อกระตุ้นกระบวนการนี้ อย่างไรก็ตาม ความถี่ของการก่อตัวของนิวเคลียสที่หนักที่สุดแม้ภายใต้สภาวะดังกล่าวก็ไม่สูงมากนัก เชื่อกันว่านอกเหนือจากยูเรเนียมและทอเรียมแล้ว ในระหว่างการระเบิดของซูเปอร์โนวา การก่อตัวของแคลลิฟอร์เนียม (นี่คือองค์ประกอบที่ 98) ก็เป็นไปได้เช่นกัน

สำหรับการก่อตัวของนิวเคลียสที่หนักกว่าอันเป็นผลมาจากกระบวนการ r จำเป็นต้องมีการเปิดตัวปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ - ดังนั้น ตัวอย่างเช่น บนโลกเป็นไปได้ที่จะสังเคราะห์ไอน์สไตเนียม (องค์ประกอบที่ 99) และเฟอร์เมียม (องค์ประกอบที่ 100) สำหรับ ครั้งแรก คาดว่าหลายตัว. การระเบิดแสนสาหัสยังสามารถนำไปสู่ความสำเร็จของเกาะแห่งความมั่นคงอันเป็นผลมาจากกระบวนการ r อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าในระหว่างการระเบิดซูเปอร์โนวาจะไม่เป็นไปตามเงื่อนไขดังกล่าว และองค์ประกอบที่มีเลขอะตอมมากกว่า 100 จะไม่ก่อตัวขึ้น อย่างไรก็ตาม ยังคงมีการค้นหาร่องรอยของธาตุหนักยิ่งยวดที่เสถียรซึ่งอาจก่อตัวขึ้นระหว่างการระเบิดของซุปเปอร์โนวา ยังคงถูกค้นหาต่อไป เช่น ใน รังสีคอสมิกและอุกกาบาตที่ได้รับรังสีจากพวกมัน การยืนยันการสังเคราะห์องค์ประกอบที่เบากว่า (เช่น ยูเรเนียมหรือแคลลิฟอร์เนียม) ดำเนินการโดยการศึกษาทางสเปกโทรสโกปีของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากฟิชชันที่เกิดขึ้นเอง

เหตุใดปฏิกิริยาการสังเคราะห์ของธาตุที่มีน้ำหนักมากยิ่งยวดจึงมักจะล้มเหลว ในเมื่อตามการคำนวณทางทฤษฎีแล้ว พวกมันควรจะได้ผล?

นิวเคลียสที่หนักยิ่งยวดเกิดจากปฏิกิริยาฟิวชันของนิวเคลียสที่เบากว่าซึ่งกันและกัน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เป้าหมายที่สร้างจากธาตุที่หนักกว่าจะถูกโจมตีด้วยนิวเคลียสของธาตุที่เบากว่า เพื่อให้ได้นิวเคลียสตามจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่ต้องการ คุณต้องเลือกนิวเคลียสที่ใช้เป็นเป้าหมายและโพรเจกไทล์ให้ถูกต้อง อาจมีปัญหาหลายประการที่นี่ซึ่งลดโอกาสที่นิวเคลียสที่ต้องการจะถูกสร้างและตรวจพบ

ประการแรกเพื่อสร้างนิวเคลียสที่ต้องการนั้นจำเป็นต้องเอาชนะสิ่งกีดขวางไฟฟ้าสถิต - หลังจากนั้นนิวเคลียสที่ชนกันทั้งสองจะมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ประจุบวก(และก่อน. ระยะทางสั้น ๆแรงดึงดูดจะเริ่มกระทำระหว่างโปรตอน จะต้องเอาชนะแรงผลักไฟฟ้าสถิตระยะไกล) ในการทำเช่นนี้นิวเคลียสที่ถูกโจมตีด้วยเป้าหมายจะต้องได้รับพลังงานสูงพอสมควรในขั้นต้น

เพื่อลดอุปสรรคนี้จะได้เปรียบกว่าถ้าใช้นิวเคลียสที่มีขนาดค่อนข้างสูง จำนวนมากโปรตอน อย่างไรก็ตาม ทางเลือกของพวกเขามีจำกัดในปัจจุบัน ก่อนหน้านี้ ในการสังเคราะห์นิวเคลียสใหม่ เป้าหมายที่ทำจากธาตุหนัก เช่น ตะกั่ว พลูโทเนียม หรือยูเรเนียม จะถูกระดมโจมตีด้วยนิวเคลียสที่ค่อนข้างเบา เช่น นีออน-22 หรือออกซิเจน-18 ต่อมามีการใช้ไอโซโทปต่างๆ ของธาตุที่หนักกว่าเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้: เหล็ก-58, นิกเกิล-62, นิกเกิล-64 หรือสังกะสี-70 ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาของเป้าหมายต่างๆ ที่มีไอโซโทปแคลเซียม-48 มีความสำคัญอย่างยิ่ง

ปฏิกิริยาที่เป้าหมายยูเรเนียมถูกถล่มด้วยไอออนจากธาตุหนักยิ่งยวด - ยูเรเนียม, แคลิฟอร์เนียม, ไอน์สไตเนียมชนิดเดียวกัน - ถือว่ามีแนวโน้มดี เพื่อเพิ่มความน่าจะเป็นของการก่อตัวของนิวเคลียส นิวเคลียสที่ตกกระทบจำเป็นต้องมีโมเมนตัมเชิงมุมที่ค่อนข้างเล็ก และผลลัพธ์ "นิวเคลียสของสารประกอบ" จะมีรูปร่างใกล้เคียงกับทรงกลม การละเมิดข้อกำหนดเหล่านี้ทำให้ไม่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้น อย่างไรก็ตามถึงแม้จะมี การเลือกที่ถูกต้องพารามิเตอร์กระบวนการสังเคราะห์มีความยาวมาก - การฉายรังสีของเป้าหมายเป็นเวลาหลายเดือนสามารถนำไปสู่การสังเคราะห์นิวเคลียสที่ต้องการหลายร้อย

ดังนั้น ตัวเลือกที่จำกัดของไอโซโทปที่สามารถใช้ในปฏิกิริยาฟิวชันได้ ความซับซ้อนจากมุมมองทางเทคนิค การนำไปปฏิบัติและเวลาปฏิกิริยาที่ยาวนานจะช่วยลดโอกาสในการสังเคราะห์นิวเคลียสที่ต้องการลงได้อย่างมาก แม้แต่ไอโซโทปก็ตาม การทำนายทางทฤษฎีควรจะมีเสถียรภาพ

ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าศูนย์กลางของ “เกาะแห่งความมั่นคง” ควรตั้งอยู่ในภูมิภาคธาตุ 114 แต่ “เกาะแห่งความมั่นคง” ตั้งอยู่ที่ไหนตามแนวคิดสมัยใหม่? บางทีมันอาจจะไม่มีเลยเหรอ?

ศูนย์กลางของ "เกาะแห่งความมั่นคง" ตามแบบจำลองเปลือกของนิวเคลียสนั้นสอดคล้องกับเปลือกโปรตอนและนิวตรอนที่เติมเต็มอย่างสมบูรณ์ - ไอโซโทปที่มีหมายเลขลำดับ 114 และเลขมวล 298 นั่นคือนิวเคลียสที่ประกอบด้วย 114 โปรตอน และ 184 นิวตรอน

นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าศูนย์กลางของ "เกาะแห่งเสถียรภาพ" อาจตรงกับ "เลขอาถรรพ์" ของโปรตอนถัดไป ดังนั้นองค์ประกอบหมายเลข 120 (และอาจเป็นเลข 126 ด้วยซ้ำ) น่าจะมีเสถียรภาพมากกว่า นอกจากนี้ เนื่องจากความน่าจะเป็นสูงที่จะเกิดการสลายตัวของ α จุดศูนย์กลางความเสถียรจึงอาจเปลี่ยนจากหมายเลข 114 ไปเป็นองค์ประกอบที่ 112 และ 110

เนื่องจากไม่เพียงแต่จำนวนโปรตอนในนั้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจำนวนนิวตรอนด้วยซึ่งมีความสำคัญต่อการก่อตัวของนิวเคลียสที่ค่อนข้างเสถียร จนถึงขณะนี้ยังไม่สามารถสังเคราะห์ไอโซโทปด้วยจำนวนนิวคลีออนที่ต้องการได้เนื่องจากไอโซโทปทางเลือกที่จำกัด ในการทดลอง ดังนั้นจึงไม่มีข้อมูลที่จำเป็นในการยืนยันการมีอยู่ของ “เกาะแห่งความมั่นคง” อย่างไรก็ตาม การวัดที่ดำเนินการสำหรับไอโซโทปเสถียรน้อยกว่าของธาตุหนักยิ่งยวดเห็นด้วยกับข้อมูลค่อนข้างดี แบบจำลองทางทฤษฎี.

อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่าตำแหน่งของ "เกาะแห่งความมั่นคง" นั้นถูกกำหนดภายใต้กรอบแนวคิดของแบบจำลองเปลือกของนิวเคลียส ซึ่งอาจทำงานได้ไม่ถูกต้องทั้งหมดกับนิวตรอนหรือโปรตอนจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผลกระทบบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ของควาร์กสำหรับนิวเคลียสส่วนเกินนิวตรอนไม่สามารถอธิบายได้โดยใช้มัน

ธาตุที่อยู่ใจกลาง “เกาะแห่งความมั่นคง” มีอายุขัยเท่าใด?

ตามการคาดการณ์ทางทฤษฎี ศูนย์กลางของ "เกาะแห่งเสถียรภาพ" สอดคล้องกับนิวเคลียสที่ประกอบด้วยโปรตอน 114 ตัว และนิวตรอน 184 ตัว ยังไม่สามารถสังเคราะห์ไอโซโทปหนักขนาดนี้ได้ อย่างไรก็ตาม ตามแบบจำลองทางทฤษฎี จำนวนนิวคลีออนในนิวเคลียสนี้สอดคล้องกับเปลือกพลังงานที่เต็มไปหมด

สำหรับครึ่งชีวิตขององค์ประกอบเหล่านี้ เมื่อเกิดฟิชชันของนิวเคลียร์ ควรคำนึงถึงกระบวนการที่เป็นไปได้สามกระบวนการ: ฟิชชันของนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นเอง เช่นเดียวกับ α- และ β-การสลายตัว ดังนั้น ครึ่งชีวิตของ 298,114 ตามการคาดการณ์ของแบบจำลอง ควรอยู่ที่ประมาณ 10 16 ปีสัมพันธ์กับฟิชชันที่เกิดขึ้นเอง 10 ปีสัมพันธ์กับการสลายตัวของ α และประมาณ 10 5 ปีสัมพันธ์กับการสลายตัวของ β

เมื่อคำนึงถึงการสลายตัวทุกประเภท นิวเคลียสที่เสถียรที่สุดจะกลายเป็นนิวเคลียส 298 110 ตามทฤษฎี ครึ่งชีวิตของมันควรจะอยู่ที่ประมาณ 10 9 ปี อย่างไรก็ตาม บริเวณนิวเคลียสที่เสถียรนั้นค่อนข้างกว้าง และนิวเคลียสเกือบทั้งหมดที่มีจำนวนโปรตอนตั้งแต่ 110 ถึง 114 เป็นเลขคู่ และนิวตรอนจำนวนคู่ตั้งแต่ 180 ถึง 184 มีครึ่งชีวิตมากกว่า 1 ปี

จนถึงขณะนี้ตัวเลขเหล่านี้เป็นเพียงผลลัพธ์ของการคำนวณทางทฤษฎีเท่านั้น ไอโซโทปที่หนักที่สุดและเสถียรที่สุดของธาตุ 114 (เฟลโรเวียม Fl) ที่ได้รับการทดลองจนถึงปัจจุบันคือ 289 Fl ครึ่งชีวิตของมันคือประมาณ 30 วินาที คาบของไอโซโทปที่เสถียรที่สุดของธาตุ 110 (ดาร์มสตัดเทียม Ds) คือประมาณ 10 วินาที อย่างไรก็ตาม ค่าที่ได้รับจากการทดลองค่อนข้างเห็นด้วยกับการทำนายแบบจำลองทางทฤษฎี ดังนั้น หากเป็นไปได้ที่จะสังเคราะห์นิวเคลียสที่จำเป็นด้วย จำนวนมากนิวตรอน อายุขัยของพวกมันจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

เมื่อสิบปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าอาจมี “เกาะแห่งความมั่นคงแห่งที่สอง” คุณจัดการเพื่อค้นหามันหรือไม่?

โดยทั่วไปตามแบบจำลองทางทฤษฎีสมัยใหม่ในพื้นที่ที่สังเกตได้ขององค์ประกอบอาจไม่มีอยู่สองแห่ง แต่มี "เกาะแห่งความมั่นคง" มากกว่านั้นซึ่งจะสอดคล้องกับนิวเคลียสที่มีเปลือกนิวตรอนและโปรตอนเต็มไปหมดเมื่อจำนวนนิวคลีออนเท่ากัน สู่สิ่งที่เรียกว่า “เลขมหัศจรรย์” ในปัจจุบัน องค์ประกอบที่อาจเป็น "เกาะแห่งเสถียรภาพ" สอดคล้องกับไอโซโทปที่ประกอบด้วยโปรตอน 114 ตัว และนิวตรอน 184 ตัว ตามแบบจำลองเปลือกนิวเคลียสสมัยใหม่ "เลขมหัศจรรย์" ถัดไปสำหรับโปรตอนคือ 126 และ 164 และสำหรับนิวตรอน - 196, 228 และ 272

มีการพูดถึงการมีอยู่ของนิวเคลียสที่ค่อนข้างเสถียรซึ่งมีโปรตอน 120 หรือ 126 ตัวที่เป็นไปได้มาระยะหนึ่งแล้ว และเมื่อสิบปีที่แล้วพวกเขาก็พูดถึงการมีอยู่ที่เป็นไปได้ของ "เกาะแห่งความมั่นคง" ในภูมิภาคขององค์ประกอบที่ 164 อย่างไรก็ตามหาก การวิจัยที่เป็นไปได้องค์ประกอบที่ 120 ยังคงสามารถคาดหวังได้ในอนาคตอันใกล้นี้ จากนั้นเราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับ การศึกษาทดลองไม่จำเป็นต้องมีองค์ประกอบที่ 126 และโดยเฉพาะอย่างยิ่งองค์ประกอบที่ 164 ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องมีตัวเร่งใหม่ของนิวเคลียสหนัก ซึ่งจะทำให้สามารถทำงานกับไอโซโทปอายุสั้นที่มีความเข้มข้นต่ำได้ ในขณะนี้ไม่มีอุปกรณ์ดังกล่าว

ในปัจจุบัน องค์ประกอบที่หนักที่สุดซึ่งได้รับการยืนยันการสังเคราะห์แล้วคือโอกาเนสสันที่มีเลขอะตอม 118 นอกจากนี้ เป็นที่น่าสังเกตว่าการบังคับใช้แบบจำลองทางทฤษฎีที่ใช้กับนิวเคลียสหนักดังกล่าวยังไม่ได้รับการพิสูจน์เช่นกัน

ดาวนิวตรอนสามารถมองเป็นนิวเคลียสอะตอมขนาดยักษ์ได้หรือไม่? ถ้าไม่ ความแตกต่างพื้นฐานคืออะไร?

ไม่ ดาวนิวตรอนถึงแม้ว่ามันจะประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนเป็นส่วนใหญ่ แต่ก็ไม่ได้คล้ายกับนิวเคลียสอะตอมขนาดยักษ์มากนัก จริงๆแล้วดาวมีค่อนข้างมาก โครงสร้างที่ซับซ้อน- อย่างน้อยห้าชั้นที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน และนิวเคลียสของอะตอมหนักก็เป็นส่วนหนึ่งของบางส่วนในฐานะหนึ่งในนั้น ส่วนประกอบที่สำคัญ- ยิ่งไปกว่านั้น ในชั้นนอกของดาวนิวตรอนยังมีอิเล็กตรอนอยู่ด้วย และในชั้นใน - ใกล้กับศูนย์กลางมากขึ้น ดาวนิวตรอน- นิวตรอนอิสระจำนวนมาก

แม้ว่านิวเคลียสของอะตอมจะเป็นระบบกลไกควอนตัมที่มีความหนาแน่นสูงสุดของนิวตรอนและโปรตอนบนโลก แต่ในดาวนิวตรอนความหนาแน่นของนิวคลีออนจะสูงกว่ามาก ดาวนิวตรอนมีขนาดเพียงไม่กี่สิบกิโลเมตร และมวลของพวกมันมักจะมากกว่ามวลดวงอาทิตย์ ดังนั้นจึงอยู่ใกล้ใจกลางดาวฤกษ์มาก ความหนาแน่นสูง- มากกว่าในนิวเคลียสของอะตอมหลายเท่า แกนกลางของดาวนิวตรอนมีอิเล็กตรอนและโปรตอนเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์เท่านั้น ส่วนใหญ่ประกอบด้วยนิวตรอนซึ่งอยู่ในสถานะของเหลวแฟร์มี ในใจกลางดาวฤกษ์ - ในแกนกลางชั้นใน - ความหนาแน่นของนิวคลีออนสามารถสูงกว่าความหนาแน่นใน 10-15 เท่า นิวเคลียสของอะตอมในขณะที่องค์ประกอบ สถานะ และกลไกการทำงานร่วมกันของอนุภาคในระบบที่มีความหนาแน่นดังกล่าวยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

การวิจัยนิวเคลียสส่วนเกินนิวตรอน ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับวิธีที่นิวตรอนและควาร์กสามารถมีปฏิสัมพันธ์ในแกนกลางของดาวนิวตรอนได้อย่างไร แต่สถานะของนิวคลีออนในใจกลางดาวนิวตรอนไม่ว่าในกรณีใดก็ตามจะแตกต่างอย่างมากจากสิ่งที่สังเกตได้ในนิวเคลียสของอะตอมแม้แต่องค์ประกอบที่หนักที่สุด

อเล็กซานเดอร์ ดูโบฟ