Физики расширили таблицу Менделеева до 122-го элемента
МОСКВА, 26 мая — РИА Новости, Илья Ферапонтов. Группа ученых под руководством Амнона Маринова из Иерусалимского университета утверждает, что им удалось зафиксировать следы сверхтяжелого элемента с атомным номером 122 в природном образце тория. Однако другие физики выражают серьезные сомнения в достоверности полученных ими результатов.
Самый тяжелый элемент, который был искусственно синтезирован к настоящему времени, имеет атомный номер 118 и получил условное название “унуноктий” (от латинского названия цифр номера), а самый тяжелый природный элемент — уран — имеет атомный номер 92.
Элементы тяжелее урана удавалось получить в ядерных реакторах, самый тяжелый из них — фермий с номером 100. Все более тяжелые ядра были получены на ускорителях заряженных частиц, в которых сталкиваются разогнанные до высоких скоростей ядра и частицы. В результате столкновений образуются ядра сверхтяжелых элементов, которые существуют очень короткое время, а затем вновь распадаются.
Благодаря следам этого распада и определяют, что синтез тяжелого ядра удался.
Поэтому сообщение, что 122-й элемент был обнаружен в природном образце, может стать сенсацией для физиков.
В статье, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета, Маринов и его соавторы сообщают, что, исследуя образец тория методом масс-спектрометрии, они зафиксировали следы сверхтяжелого ядра с атомной массой 292.
“Измеренная масса соответствует предсказаниям для массы изотопа с атомным номером 122 или ближайших к нему элементов”, — говорится в статье.
По оценке исследователей, период полураспада этого элемента составляет сотни миллионов лет.
Охота за сверхтяжелыми ядрами
В 1950-1970-е годы физика высоких энергий, и, в частности, синтез новых элементов, был почти настолько же важной сферой государственного престижа, как и исследования космоса. Физики СССР и США соперничали, кому первому удастся синтезировать новый элемент.
Синтез новых, все более тяжелых ядер требовал новых, более мощных, ускорителей.
Самый тяжелый элемент с номером 118 был синтезирован в 2002-2005 годах в российском Объединенном институте ядерных исследований в сотрудничестве с Ливерморской национальной лабораторией (США).
Физики полагают, что, начиная с определенной массы, сверхтяжелые ядра могут быть стабильными. Была сформулирована теория “Острова стабильности”, которые должны существовать вокруг элементов с номерами 108 и 114. Не исключено, что именно эти сверхтяжелые ядра могут существовать в природе.
Сверхтяжелые изомеры
Маринов однако заявляет, что в своих поисках сверхтяжелых элементов он основывался не на предсказании теории “Островов стабильности”, а на предположении, что существуют так называемые долгоживущие изомерные состояния сверхтяжелых ядер.
“Атомные ядра могут иметь разную энергию и находиться в разных состояниях. Наинизшему уровню энергии соответствует основное состояние, в котором время жизни ядер обычно длиннее всего”, — пояснил Маринов в интервью РИА Новости по электронной почте.
По его словам, кроме основного состояния каждое ядро может находиться в различных возбужденных состояниях, в которых ядра обычно имеют малое время жизни и быстро распадаются.
“Изомерные состояния — это возбужденные состояния, но с большим временем жизни. В некоторых случаях время жизни особых типов изомерных состояний может быть больше, чем время жизни основного состояния того же ядра”, — сказал физик.
Он рассказал, что его работа по поиску в природе ядер сверхтяжелых элементов была начата еще в 1970-х годах, когда ему удалось обнаружить существование 112-го элемента с временем жизни несколько недель, при том, что у ядер этого элемента период полураспада около 34 секунд.
“Мы пришли к выводу, что обнаружено ядро не в нормальном основном состоянии, но в долгоживущем изомерном состоянии. В исследованиях различных ядерных реакций мы обнаружили некоторые тяжелые ядра в долгоживущем изомерном состоянии с временем жизни несколько лет”, — сказал Маринов.
По его словам, такие состояния принадлежат к новому типу изомерных состояний — к так называемым высокоспиновым гипердеформированным изомерным состояниям.
“В этих состояниях ядра имеют форму скорее очень удлиненного эллипсоида, чем форму сферы, которая свойственна ядрам в основном состоянии. Это привело нас к поискам таких изомерных состояний в естественных материалах”, — рассказал физик.
Собеседник агентства пояснил, что любое ядро, существующее в природе, должно иметь время жизни как минимум миллиарды лет, иначе оно бы распалось.
“Эта работа была начата в 2003 году, и недавно мы обнаружили долгоживущие изомерные состояния в естественно произведенном изотопе тория, который в основном состоянии имеет очень короткое время жизни — менее 0,1 микросекунды. Этот результат показал нам, что некоторые ядра способны стабилизировать сами себя, будучи в изомерном состоянии… Основываясь на этом результате, мы решили искать сверхтяжелые элементы в природе”, — рассказал Маринов.
Ошибки спектрометра?
Ученые, которые занимаются синтезом ядер сверхтяжелых элементов, сомневаются в достоверности результатов работы группы Маринова.
Владимир Утенков, руководитель одной из групп Лаборатории ядерных реакций имени Флерова в подмосковной Дубне, где был получен самый тяжелый на сегодняшний день элемент с номером 118, выражает серьезные сомнения в том, что группе Маринова действительно удалось зафиксировать следы 122-го элемента.
“Все это выглядит довольно сомнительно”, — сказал он в интервью РИА Новости.
Собеседник агентства рассказал, что сообщения группы Маринова об обнаружении 112-го элемента в природных образцах появлялись еще 2003 году, но были сочтены недостоверными.
Вместе с тем, Утенков рассказал, что поиски сверхтяжелых элементов в природе ведутся, однако они направлены на поиск значительно более легкого элемента — 108-го, который согласно одному из вариантов теории “Островов стабильности”, может быть одним из наиболее долгоживущих элементов на таком острове.
“Одним из недостатков метода масс-спектрометрии в подобных экспериментах является вероятность ошибок, вызванных тем, что фиксируются следы молекул, которые принимают за тяжелые ядра.
Летит не одно ядро, а летит молекула”, — пояснил физик.
Требуется проверка
Один из соавторов исследования, профессор Илья Родюшкин (Ilia Rodushkin), руководитель лаборатории компании ALS Laboratory Group (Lulea, Sweden), где проводился эксперимент, признает, что на данном этапе нельзя со стопроцентной уверенностью говорить об обнаружении 122-го элемента.
“Данные, на мой взгляд, на данном этапе нельзя однозначно интерпретировать как “мы открыли новый элемент”. При многократных анализах высоко концентрированного раствора тория был обнаружен сигнал с массой 292.262, который мы не можем на данный момент объяснить ни случайными изменениями фонового сигнала прибора, ни спектральными помехами от молекулярных ионов. В пределах погрешности масс-калибровки спектрометра, масса этого сигнала попадает в ту область, где теоретически должен был бы быть сигнал, обусловленный 122-м элементом. С этим трудно спорить”, — сказал Родюшкин в интервью РИА Новости по телефону.
Вместе с тем, он подчеркнул, что представленные данные — не результат одиночного эксперимента и их трудно отнести на счет погрешности или ошибки прибора.
“Опыты повторялись в течение последних трех лет. Несмотря на малую амплитуду сигнала, он статистически выше фонового шума прибора, даже принимая во внимание увеличение фона за счет высокой концентрации тория в плазме. Мы уверены, что то, что мы видим, это не артефакт”, — сказал ученый.
С другой стороны, по его словам, нельзя априори сказать, что учтены все теоретически возможные спектральные помехи от молекулярных ионов.
“Комбинаций трех-, четырех — или даже пятиатомных ионов может быть тысячи, хотя анализируемый раствор тория достаточно высокой чистоты, с низким содержанием примесей. Да, потенциальные помехи от очевидных молекулярных ионов не попадают на именно эту массу, о чем и сказано в этой статье. Например сигнал от ионов с массой 292 — 238U40Ar14N+ и 238U38Ar16O+ (сформированные в плазме из-за наличия следовых примесей урана в растворе тория) полностью разделены от неопознанного сигнала благодаря использованию масс-спектрометра с высоким разрешением.
Но с другой стороны, я считаю, что до того, как уверенно говорить: “вот это — точно новый элемент”, нужно подтверждение, по крайней мере, еще одним независимым методом”, — сказал он.
По словам Родюшкина, существует еще по крайней мере два метода, с помощью которых можно подтвердить или опровергнуть полученный результат — масс-спектрометрия высокого разрешения с тлеющим разрядом (glow disharge high resolution mass spectrometry) и ускорительная масс-спектрометрия (acceleration mass spectrometry), с помощью которых можно анализировать пробы тория в твердом состоянии.
“Естественно, что это сложный, длительный и очень дорогой анализ, но, с другой стороны, используя эти два альтернативных метода, можно тогда будет говорить с гораздо более высокой степенью вероятности, что да, это новый элемент”, — сказал собеседник агентства.
“При мысли, о том, что это действительно может быть новый элемент, естественно, я думаю, они (лаборатории, которые располагают этими методами) будут заинтересованы провести этот анализ”, — добавил он.
Комментируя высказывания тех ученых, которые объясняют полученный группой Маринова результат тем, что они приняли за свидетельство существования сверхтяжелого элемента сигнал молекулярных помех, Родюшкин отметил, что не может принципиально отрицать такую возможность.
Вместе с тем, по их данным, теоретическая масса всех возможных молекул, которые могли попасть в спектр около массы 292, оказывались далеко от полученного “необъяснимого сигнала”.
“Возможно математически перебирать, какие молекулы могут образовываться в плазме, и, зная точную массу составляющих элементов, предсказывать точную позицию в масс-спектре. Исходя из химического состава плазмы, окружающей атмосферы и аналитического раствора нам не удалось подобрать молекулярный ион с массой около 292.26. Хотя не исключено, что другие ученые укажут нам на возможные комбинации, которые мы не учли, — в этом и была одна из основных причин опубликования этих данных online”, — заключил он.
Интерактивная таблица Менделеева :: Класс!ная физика
Интерактивная таблица Менделеева :: Класс!ная физика
| |||||||||||||
|
|
| |||||||||||
| |||||||||||||
В расположенном в штате
Индиана Университете Депау решили повысить наглядность таблицы,
построив ее интерактивную версию.
Физика вторгается в периодическую таблицу | Периодическая таблица: очень краткое введение
Фильтр поиска панели навигации Oxford AcademicThe Periodic Table: A Very Short Introduction (2nd edn)Very Short IntroductionsChemistryQuantum PhysicsVery Short IntroductionsBooksJournals Мобильный телефон Введите поисковый запрос
Закрыть
Фильтр поиска панели навигации Oxford AcademicThe Periodic Table: A Very Short Introduction (2nd edn)Very Short IntroductionsChemistryQuantum PhysicsVery Short IntroductionsBooksJournals Введите поисковый запрос
Расширенный поиск
Иконка Цитировать Цитировать
Разрешения
- Делиться
- Твиттер
- Подробнее
Укажите
Шерри, Эрик Р.
, «Физика вторгается в периодическую таблицу», Периодическая таблица: очень краткое введение , 2-е изд., очень краткое введение (
, 2019; онлайн-издание, Oxford Academic, 25 июля 2019 г.), https ://doi.org/10.1093/actrade/9780198842323.003.0006, по состоянию на 13 апреля 2023 г.
Выберите формат Выберите format.ris (Mendeley, Papers, Zotero).enw (EndNote).bibtex (BibTex).txt (Medlars, RefWorks)
Закрыть
Фильтр поиска панели навигации Oxford AcademicThe Periodic Table: A Very Short Introduction (2nd edn)Very Short IntroductionsChemistryQuantum PhysicsVery Short IntroductionsBooksJournals Мобильный телефон Введите поисковый запрос
Закрыть
Фильтр поиска панели навигации Oxford AcademicThe Periodic Table: A Very Short Introduction (2nd edn)Very Short IntroductionsChemistryQuantum PhysicsVery Short IntroductionsBooksJournals Введите поисковый запрос
Advanced Search
Abstract
«Физика вторгается в периодическую таблицу» оценивает влияние ключевых открытий в физике на понимание периодической таблицы.
Эрнест Резерфорд представил доказательства ядерного строения атомов, а также определил, что заряд атома равен половине его атомного веса. Антон ван ден Брук связал этот принцип с количеством протонов в ядре, создав таким образом понятие атомного номера. Генри Мозли определил этот принцип количественно и использовал его, чтобы точно показать, сколько элементов заполнит пробелы в периодической таблице. Радиоактивные эксперименты создали новые формы элементов с разным весом, но одинаковым зарядом, которые Фредерик Содди идентифицировал как изотопы.
Ключевые слова: атом, атомный номер, заряд, ядро, периодическая таблица, Фредерик Содди
Предмет
ХимияКвантовая физика
Серия
Краткие введения
Коллекция: Очень короткие вступления
В настоящее время у вас нет доступа к этой главе.
Войти
Получить помощь с доступом
Получить помощь с доступом
Доступ для учреждений
Доступ к контенту в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок. Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту одним из следующих способов:
Доступ на основе IP
Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов. Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с IP-аутентификацией.
Войдите через свое учреждение
Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения. Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.
- Щелкните Войти через свое учреждение.
- Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа.
- При посещении сайта учреждения используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
- После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.
Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.
Войти с помощью читательского билета
Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.
Члены общества
Доступ члена общества к журналу достигается одним из следующих способов:
Войти через сайт сообщества
Многие общества предлагают единый вход между веб-сайтом общества и Oxford Academic.
Если вы видите «Войти через сайт сообщества» на панели входа в журнале:
- Щелкните Войти через сайт сообщества.
- При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
- После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.
Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.
Вход через личный кабинет
Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам. См. ниже.
Личный кабинет
Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.
Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.
Просмотр учетных записей, вошедших в систему
Щелкните значок учетной записи в правом верхнем углу, чтобы:
- Просмотр вашей личной учетной записи и доступ к функциям управления учетной записью.
- Просмотр институциональных учетных записей, предоставляющих доступ.
Выполнен вход, но нет доступа к содержимому
Oxford Academic предлагает широкий ассортимент продукции. Подписка учреждения может не распространяться на контент, к которому вы пытаетесь получить доступ. Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому контенту, обратитесь к своему библиотекарю.
Ведение счетов организаций
Для библиотекарей и администраторов ваша личная учетная запись также предоставляет доступ к управлению институциональной учетной записью. Здесь вы найдете параметры для просмотра и активации подписок, управления институциональными настройками и параметрами доступа, доступа к статистике использования и т.
д.
Покупка
Наши книги можно приобрести по подписке или купить в библиотеках и учреждениях.
Информация о покупке
Начался Международный год Периодической таблицы — Physics World
Церемония открытия IYPT2019«Периодическая таблица рассказывает нам историю — ее цель — понять сущность всех вещей», — сказала Генеральный директор ЮНЕСКО Одрэ Азуле в своей вступительной речи на церемонии открытия Международного года Периодической таблицы химических элементов ( МГПТ), который прошел на этой неделе в штаб-квартире ЮНЕСКО в Париже.
Провозглашая 2019 год МГПТ, Организация Объединенных Наций заявляет, что она признала важность повышения осведомленности всего мира о том, как химия может помочь в достижении целей устойчивого развития и найти решение мировых проблем в области энергетики, образования, сельского хозяйства и здравоохранения.
«Периодическая таблица (ПТ) — одно из величайших научных достижений всех времен», — добавил Пьер Корвол, президент Академии наук при Институте Франции.
Когда русский ученый Дмитрий Менделеев впервые составил таблицу 150 лет назад в 1869 году., существование атома было неизвестно, и было открыто только 60 элементов (сейчас их 118), и некоторые сведения об этих 60 были даже ошибочными. Менделеев был дальновидным в том, что он оставил ящики для элементов, которые еще не были открыты. Он также предсказал свойства пяти из этих элементов и их соединений. Действительно, три из них были впоследствии обнаружены при его жизни.
Подробнее
Неэлементарное дело: 150 лет периодической таблице
«Долгий срок службы PT обусловлен его простотой. Все школьники узнают об этой таблице».
Министр науки и высшего образования РФ Михаил Котюков добавил, что наследие Менделеева «распространяется на все человечество».
Празднование круглый год Церемония открытия МГПТ была радостным, почти праздничным событием – с музыкальными интермедиями известной пианистки Миры Евтич – и настоящим торжеством значения физкультуры и ее применения в обществе.
Это также стало настоящим стартом для всех мероприятий, запланированных на предстоящий год по всему миру. К ним относятся, например: The Periodic Table Challenge и Periodic Table of Younger Chemists, организованные Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC), который в этом году отмечает свое столетие; Летняя школа для аспирантов по зеленой химии в Африке, организованная Межведомственным комитетом по зеленой химии в интересах устойчивого развития (ICGCSD); Международная конференция по ядерной физике 2019 г., организованный Институтом физики (IOP) при поддержке Международного союза теоретической и прикладной физики (IUPAP); и Международный симпозиум по сервировке стола, организованный IYPT.
На этом мероприятии, которое пройдет в Университете Мурсии в Испании с 11 по 12 февраля, будут представлены женщины, внесшие свой вклад в открытие элементов PT. Эти женские образцы для подражания включают Марию Кюри, открывшую радий (Ra) и полоний (Po), Берту Карлик за открытие астата (At) и Лизу Мейтнер за открытие изотопа протактиния (Pa), и это лишь три часто встречающихся примера.
недооцененные героини.
В течение дня также можно было посетить обширную выставку Периодической таблицы, в которую вошли: Молекулярный бар, где участники могли попробовать мороженое, приготовленное с использованием жидкого азота; «1001 изобретение: путешествие от алхимии к химии» — новая образовательная инициатива; Зона новых элементов — стенд Объединенного института ядерных исследований в Дубне, где названы элементы 105 (дубний), 114 (флеровий), 115 (московий) и 118 (оганесон). Посетители могли даже сделать селфи с Менделеевым в специально реконструированном 19-й век Химический кабинет.
Информационно-просветительская деятельность, безусловно, очень важна, особенно для вовлечения молодежи, как подчеркнул в своем разговаривать. Поляков снимает видео о физкультуре с 2008 года. «Совсем маленькие дети уговорили своих родителей приехать и встретиться со мной и моими коллегами в Ноттингеме. Я говорю им, что физкультура похожа на большую семейную фотографию — иногда вы не можете вспомнить все имена членов семьи, а, возможно, только некоторые факты о них».
Лауреат Нобелевской премии по химии 2016 года Бен Феринга сказал в своей лекции, что PT — настоящий «герой химии» и что Менделеев научил нас, как мы можем использовать эту таблицу для построения молекул и материалов в лаборатории путем объединения различных элементов. «Мы, ученые, очень ценим PT, потому что это наш общий язык. Благодаря Менделееву это также мощное руководство по созданию соединений будущего».
Элементы ручной работы Периодическая таблица элементов с годами постепенно пополнялась. Долгое время он содержал только встречающиеся в природе элементы, начиная с водорода и заканчивая ураном (атомный номер 92).
Эти элементы, образовавшиеся в результате ядерных реакций, происходивших в разное время и в разных местах Вселенной, имеют периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли (около 4,5 миллиардов лет). Ядра элементов помимо урана имеют время жизни меньше этого, поэтому их необходимо создавать в искусственных ядерных реакторах.
Этот аспект ядерной физики составляет важную часть празднования МГПТ, связанного с физикой: мы вспоминаем, как были созданы недавно открытые элементы, и предвкушаем, как будут созданы элементы с атомными номерами выше 118. будущее. Оганесон — это элемент номер 118, и в настоящее время он является последним элементом в PT, находящимся в конце 7 -го -го ряда. Он назван в честь Юрия Оганесяна, который сам выступил на церемонии открытия с докладом «Рукодельные элементы». Оганесян работает над синтезом и изучением элементов со 104 по 118. Он разработал методы получения этих самых тяжелых нуклидов, что привело к открытию острова стабильности сверхтяжелых элементов.
Глядя в будущее, МГПТ также должен оставить наследие, которое выйдет за рамки празднования в этом году, говорят Ян Ридейк и Наталья Тарасова, сопредседатели Межсоюзного управляющего комитета МГПТ. PT касается не только химии, но и других областей науки, таких как физика и биология. «Это уникальный инструмент, позволяющий ученым предсказывать внешний вид и свойства материи на Земле и в остальной части Вселенной.
Подробнее
Ученые отмечают 150-летие периодической таблицы в штаб-квартире ЮНЕСКО в Париже
«IYPT будет укреплять международное сотрудничество путем координации деятельности между научными обществами, учебными заведениями и промышленностью, уделяя особое внимание новым партнерствам и инициативам в развивающемся мире, а также устанавливать прочные партнерские отношения для обеспечения продолжения этой деятельности в будущем», — говорят они.
И, как очень метко выразился физик-вычислитель Сандро Скандоло из Международного центра теоретической физики им.