Текст книги "Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство"

Автор книги: Ирина Радунская

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 24 страниц)

Адам, Ева и Царь-пушка

Наступил 1956 год. Ученые Объединенного института ядерных исследований в подмосковном городе Дубне, входившие в группу физиков из ряда социалистических стран, руководимую академиком Флеровым, проанализировали ситуацию и нашли новый путь синтеза трансурановых элементов.

Теперь, когда этот путь неоднократно пройден и доказал свою эффективность, идея, положенная в его основу, кажется простой и очевидной. Вот ход мыслей исследователей: прежний путь – бомбардировка мишеней нейтронами, ускоренными дейтонами и альфа-частицами – зашел в тупик, он пройден до конца. Так уже невозможно создать более тяжелые долгоживущие мишени. Не следует ли использовать доступные мишени и применить для бомбардировки мишени ядра более тяжелые, чем альфа-частицы?

Конечно, ускорение тяжелых ядер связано с большими трудностями. Для этого необходимо прежде всего создать источники ионов соответствующих элементов, устройства их ввода в ускоритель и средства управления процессом ускорения.

Первые опыты предусматривали бомбардировку мишеней, содержащих изотопы плутония и кюрия. Снарядами служили ускоренные ионы кислорода и углерода. Метод оказался весьма эффективным. Он был воспринят и в других институтах.

Основные работы по синтезу трансурановых элементов при помощи бомбардировки мишеней тяжелыми ионами проводились в лаборатории ядерных реакций в Дубне и в Радиационной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США). В Дубне для этого применяют большой циклотрон, Царь-пушку. В Беркли для экспериментов служат два линейных ускорителя ионов. Физики назвали их Адам и Ева.

В качестве снарядов обычно применяют ионы бора, углерода, азота, кислорода, фтора, неона, серы, аргона и кальция. Полезным результатом попадания ускоренного ядра в ядро мишени является их слияние. Наряду с этим происходят и другие ядерные реакции, приводящие к синтезу новых ядер, но они труднее поддаются анализу, что осложняет получение уверенных результатов этих реакций.

При проведении бомбардировки тяжелыми ионами необходимо придать им значительную энергию. Она должна быть достаточна для преодоления электростатического барьера, препятствующего проникновению положительно заряженного ядра-снаряда в положительно заряженное ядро-мишень. Высота этого барьера увеличивается вместе с увеличением зарядов ядер-мишеней и ядер-снарядов. Для того чтобы вероятность слияния этих ядер воедино была достаточно велика, необходимо, чтобы энергия ядра-снаряда значительно превосходила электрический барьер. Но при этом ядро-снаряд, проникнув в ядро-мишень, вносит с собой большую избыточную энергию. Поэтому слившееся ядро оказывается сильно возбужденным.

Основным процессом «охлаждения» – снятия возбуждения составного ядра – является процесс деления. Доля составных ядер, остывающих путем испарения нейтронов, оказывается очень малой. Для изотопов 102-го элемента эта доля составляет от миллионной до стомиллионной от общего количества ядер мишени, слившихся с ускоренными ядрами. Остальные испытывают процесс деления, не приводящий к образованию трансурановых элементов, ибо осколки имеют массы, средние между массой ядра-мишени и массой поглощенного ядра-снаряда. Для изотопов 103-го элемента доля ядер, не успевших претерпеть деление, в десять раз меньше, а для изотопов 104-го элемента она близка к десятимиллиардной доле по отношению к процессам, происходящим при образовании 101-го элемента. На лучших из существующих ускорителей рождается за час лишь несколько десятков атомов 102-го элемента и только один атом 103-го элемента за несколько часов.

Первое сообщение о синтезе элемента-102 было сделано в 1957 году международной группой американских, английских и шведских ученых, работавших совместно в Нобелевском институте в Стокгольме. Вторая работа была проведена в 1958 году в Радиационной лаборатории им. Лоуренса в Беркли. Результаты этой работы подтвердили, что 102-й действительно синтезирован.

Однако, когда в Беркли в том же 1958 году был пущен новый линейный ускоритель тяжелых ионов, позволивший получить значительно больше материала для идентификации вновь рожденных элементов, оказалось, что предыдущие результаты ошибочны!

В среде ученых возникла дискуссия, многие ее участники произвели переоценку результатов и пришли к заключению, что элемент-102 в этих экспериментах не был синтезирован.

Однако попытки синтеза элемента-102 в Беркли продолжались с применением других методов идентификации. В это время в исследования включился Институт атомной энергии в Москве. И та и другая группа время от времени сообщали о синтезе и идентификации различных изотопов элемента-102, однако количество синтезированных атомов составляло лишь несколько десятков, а методы опознания не обладали достаточной точностью.

Окончательное решение проблемы элемента-102 было дано в 1964 году в Дубне. При этом применялось несколько взаимно контролировавшихся методов и различные варианты аппаратуры.

В результате были надежно зафиксированы и изучены изотопы элемента-102 с различными массовыми числами от 252 до 256 и показано, что в ранних работах допущены существенные ошибки. После этого в Беркли были синтезированы изотопы элемента-102 с массовыми числами 251 и 257 и подтверждены дубненские данные об остальных изотопах.

Так, в 1966 году была завершена десятилетняя работа, позволившая ученым получить и надежно изучить свойства элемента-102.

Еще большие трудности возникли на пути к элементу-103. В Беркли эти работы велись с 1958 года по 1961 год, причем сообщалось о синтезе изотопов с массовыми числами 257, 259 и 260. Но эти эксперименты не удалось повторить. В позднейших публикациях авторы сообщали о пересмотре толкований ранних экспериментов, однако попытки воспроизвести их в 1965 году в Дубне не дали положительного результата.

Наконец, результаты, полученные в 1965 году в Дубне по изотопу элемента-103 с массовым числом 256, были подтверждены в Беркли. Так мир услышал о новом трансурановом элементе, названном «резерфордий».

Несмотря на очевидное усложнение задачи синтеза и опознания трансурановых элементов при увеличении их атомного номера работы не прекращались. В 1964–1967 годах в Дубне велись интенсивные работы с целью получения следующего элемента, теперь уже 104-го. Синтез осуществлялся бомбардировкой ионами неона-22 мишени, содержавшей атомы плутония-242. Анализ результатов проводился несколькими физическими и химическими методами и увенчался успехом. Исследователи предложили назвать новый трансурановый элемент-104 курчатовием (химический символ Ки) в честь академика И. В. Курчатова.

В 1970 году Дубна подарила миру еще один новый элемент, 105-й, – нильсборий.

Возникает законный вопрос: где природа положила предел синтезу еще более тяжелых трансурановых элементов?

Ответ на этот вопрос еще не известен. Окончательное решение может вынести только опыт. Ясно, что подобные опыты сопряжены с величайшими трудностями. Однако теория может и должна указать экспериментаторам наиболее простые пути. Должна и может с достаточно хорошей достоверностью оценить возможности проведения таких опытов. Об этом мы еще будем говорить чуть дальше.

Прежде чем продолжить путь в трансурановые заповедники природы, следует ответить на другой вопрос: зачем это нужно? Зачем тратить силы и средства на подобные работы?

Уйти от этого вопроса невозможно. Он возникал и возникает вновь. Существует несколько ответов на него.

Первый: это нужно для удовлетворения естественного стремления человека к познанию окружающего мира. Люди будут бороться за знания, жертвуя для этого многим. На основе многовекового опыта мы знаем, что борьба за понимание явлений природы обычно порождает неожиданные открытия, имеющие не только научное, но и практическое значение. Поиск трансурановых элементов не является исключением.

Второй ответ звучит более конкретно. Плутоний является важным источником ядерной энергии. Изотоп уран-235 составляет лишь одну стосороковую часть природного урана. Непосредственное применение урана-238, составляющего остальные сто тридцать девять стосороковых (139/140), проще всего осуществить, предварительно превратив его в плутоний-239. Так и делают в специальных ядерных реакторах. Результат: в сто раз увеличиваются энергетические ресурсы урановых руд. Это, вероятно, сделает рентабельной добычу урана из рассеянных бедных руд, возможно даже из гранита.

Изотопы плутоний-238, кюрий-242 и кюрий-244 служат компактными источниками тепловой энергии, принадлежащими к совершенно новому типу. Эти изотопы испускают только альфа-частицы с большой кинетической энергией, которая переходит в тепло при их поглощении в окружающей среде. Для практического использования важно, что они не испускают опасных для человека гамма-лучей или нейтронов. Существенно, что альфа-частицы поглощаются полностью в тонких слоях вещества, поэтому альфа-радиоактивность безопасна для человека. Выделяющееся при этом тепло можно очень просто и с большим КПД превратить в электрическую энергию при помощи термоэлементов. Такие малогабаритные, легкие источники, способные работать много лет, уже применяются в регуляторах сердечного ритма (кардиостимуляторах), вживляемых в организм больного. Приборы большего размера обеспечивают работу аппаратуры искусственных спутников Земли, автономных метеорологических станций, автономных навигационных буев и т. п.

Возвратимся к первоначальному вопросу: есть ли предел расширения периодической таблицы Менделеева?

Исследование свойств атомных ядер ведет нас к все более глубокому пониманию структуры системы Менделеева и законов симметрии, скрытых в недрах материи.

Хидэки Юкава, японский физик-теоретик, который первым понял секрет строения атомного ядра, объяснил, почему положительный заряд протонов, входящих в ядро,

не разрушает его, – этому препятствуют особые ядерные силы. Эти силы, действующие между протонами и нейтронами в недрах ядра, на малых расстояниях превосходят силы электростатического отталкивания между ними. При дальнейшем уменьшении расстояния они превращаются в силы отталкивания, и это не позволяет протонам и нейтронам слиться в бесконечно малую точку. Ядерные силы одинаково воздействуют и на протоны и на нейтроны. Они таковы, что протоны и нейтроны, находясь внутри ядра, оказываются неразличимыми между собой. Все они становятся одинаковыми частицами – нуклонами, ядерными частицами. А положительный заряд, свойственный свободным протонам, находящимся вне ядра, покидает их внутри ядра и оттесняется к его поверхности.

Ядро ведет себя как капля особой ядерной жидкости, стянутой ядерными силами, подобно тому как капли обычных жидкостей стянуты силами поверхностного натяжения. Так представили модель ядра Бор и Уилер. Ее назвали капельной моделью. Это представление способно объяснить многие свойства ядер и позволяет произвести расчет их основных свойств. В том числе многих важных процессов, таких, как деление ядер. Но известен и ряд фактов, не поддающихся объяснению на основе капельной модели.

В частности, она не позволяет понять, почему по мере увеличения заряда ядра и его массы устойчивость ядер не меняется равномерно и монотонно, а испытывает странные изменения.

Это заставило ученых признать, что капельная модель ядра нуждается в уточнении. Перемежающиеся увеличения и уменьшения устойчивости ядер атомов как бы намекают на существование еще не понятой закономерности, периодичности, подобной той, которую Менделеев выявил для химических свойств атомов.

Магические числа

Теперь мы знаем, что химическая активность и химическая инертность элементов сменяют одна другую по мере продвижения по периодической таблице в результате изменения строения электронных оболочек атомов. Атомы, имеющие заполненные внешние электронные оболочки, особенно инертны. Это инертные газы. Атомы, во внешней оболочке которых лишь один электрон, и те, в которых до заполнения внешней оболочки не хватает одного электрона, особенно активны. Таковы водород и щелочные металлы с одной стороны, и галогены – фтор, хлор, и им подобные, – с другой.

Вероятно, эта аналогия стимулировала И. Иенсена и М. Майера к разработке менее противоречивой модели ядра – она теперь известна как оболочечная модель. Физическая ее интерпретация не объясняет, почему возникают те или иные явления в атоме, но модель описывает их, позволяя таким образом представить себе основные черты явления и даже предсказывать новые события. Обычно для этого физическая модель, плод аналогий и интуиции, должна быть дополнена математической моделью. Если вычисления, проведенные на основе математической модели, позволяют получать результаты, близкие к данным, известным из предыдущих экспериментов, Ученые считают, что модель отображает моделируемый объект. Если же модель позволяет предсказывать новое, 1 затем опыт подтверждает, что предсказание близко к реальности, то ученые склонны считать эту модель – теорией изучаемого явления.

Существо оболочечной модели сводится к следующему: она предполагает, что ядерные частицы – нуклоны – группируются внутри ядерного вещества в некие коллективные образования. По аналогии с электронными оболочками атома такие коллективы получили наименование оболочек.

Ученые понимали, что это лишь отдаленная аналогия. Ведь размеры нуклонов превышают размеры электронов примерно в десять раз (масса нуклона примерно в две тысячи раз больше, чем масса электрона), в то время как диаметр ядра в сто тысяч раз меньше диаметра внешней электронной оболочки атома, независимо от того, является ли атом легким, как атом водорода, или тяжелым, как атом урана. Поэтому нуклоны упакованы в ядро очень плотно. Не претендуя на точность, можно считать, что расстояния между ними лишь вдвое превышают их размеры.

Но тем не менее оболочечная модель позволила написать математические уравнения, неожиданно точно описывающие некоторые известные факты. Так, модель «предсказывала», что ядра, содержащие по 2, 8, 20, 28, 40, 50, 82 и 126 нейтронов и по 2, 8, 20, 28, 50 и 82 протона, устойчивее, чем другие ядра. Однако модель не объясняла, почему именно эти числа соответствуют повышенной устойчивости ядер. Поэтому полученные числа получили наименование магических чисел, а соответствующие ядра называют магическими ядрами. Повышенная стабильность этих ядер была известна и ранее. Это был любопытный факт, нуждающийся в объяснении, но появление таких чисел из гипотезы, основанной на неясной аналогии, казалось почти чудом.

Еще более чудесными были свойства «дважды магических ядер», тех, в которых количество нейтронов и протонов одновременно характеризуется магическим числом таковы ядра гелия (два нейтрона и два протона), ядра кислорода (по 8 нейтронов и протонов), ядра кальция (по 20 нейтронов и протонов). Эти ядра действительно устойчивее всех остальных легких ядер.

Для атомов элементов, расположенных в периодической системе до кальция, совпадение расчетов, основанных на оболочечной модели, с экспериментом было потрясающе точным. После кальция оно быстро ухудшалось. Расхождение с опытом показывало, что оболочечная модель хорошо отображает реальность только для легких ядер. Но не учитывает тех процессов, роль которых возрастает по мере увеличения массы ядер, по мере увеличения количества содержащихся в них нуклонов.

Естественно, это повлекло за собой попытки усовершенствовать оболочечную модель. Пришлось уточнить закон изменения сил взаимодействия нуклонов на малых расстояниях, принять во внимание процессы, не учтенные в первоначальной модели, например увеличение роли электростатического отталкивания по мере увеличения числа протонов в ядре. Все это привело к усложнению модели и соответствующих уравнений, затруднило их решение. Но эта работа была выполнена.

Наградой физикам-теоретикам за титаническую работу было дальнейшее приближение получаемых результатов к опытным фактам и предсказание новых возможностей. Прежде всего они уточнили величины масс стабильных ядер. Оказалось, что стабильной является комбинация 30 нейтронов и 26 протонов, что соответствует ядру атома железа, порядковый номер которого 26, а масса 56. Это Действительно наиболее стабильное из всех известных ядер. Второй существенный результат – предсказание существования стабильного ядра элемента– 114 с числом нейтронов 184, а значит, с массой 298, существенно превышающей массы трансурановых элементов, синтезированных до сих пор.

Первый намек на то, что эксперимент подтверждает это предсказание, дали опубликованные Г. Н. Флеровым и П. Перелыгиным результаты изучения спонтанного деления свинца. Ожидалось, что период полураспада свинца близок к 1040 годам (огромное число, в котором после единицы стоит 40 нулей. Это миллиард, взятый четырежды по миллиарду раз и умноженный еще на 10000). Опыт привел к много меньшему числу – 3 1020 лет («Всего» миллиард миллиардов, умноженный на 300). В качестве возможного объяснения колоссального расхождения результатов опыта с прогнозом авторы выдвинули гипотезу о присутствии в природном свинце незначительной примеси экасвинца (элемента-114).

Невозможно пытаться синтезировать этот элемент при помощи существующих ускорителей – последовательное прибавление нейтронов или ускоренных ядер привело бы к уже известным или близким к ним ядрам, подверженным чрезвычайно быстрому делению.

Возрастание трудностей на этом пути иллюстрирует простое сопоставление сроков работы: на синтез тринадцати трансурановых элементов потребовалось тридцать лет. На синтез следующих шести (от элемента-102 до элемента-107) ушло еще двадцать лет, наполненных величайшими усилиями!

Позже других успех – но успех очень значительный – пришел к ученым города Дортмунда в ФРГ, где построен весьма совершенный линейный ускоритель тяжелых ионов. При длине 125 метров он разгоняет интенсивные пучки ионов до скорости 30 000 километров в секунду, что составляет десятую долю скорости света. Используя метод, предложенный в Дубне, они бомбардировали ионами железа ядра свинца. При этом было зафиксировано рождение ядер элемента-109, а затем и элемента-108.

Это выдающееся достижение приобретает особый интерес потому, что время жизни этих элементов оказалось намного большим, чем у предыдущих элементов. Современные теории не предсказывают такого эффекта. Теоретики еще не успели найти ему объяснение.

Острова устойчивости

Окрестность элемента-114, экасвинца ученые называют островом устойчивости. Проникнуть к нему через море неустойчивости, все более углубляющееся при переходе от урана-238 к первому трансурановому элементу нептунию и к последующим трансурановым элементам, можно, лишь разработав совершенно новые «средства передвижения», новые методы.

Не означает ли открытие дортмундских физиков, что самая глубокая область моря неустойчивости перейдена и физики ступили на прибрежный шельф острова устойчивости? Ответ на этот вопрос зависит от того, удастся ли подтвердить этот результат в других лабораториях.

Неожиданный путь «мореплавателям» указал Флеров. Он решил привлечь на помощь процесс деления ядер, процесс, являющийся основным препятствием на пути методов, применяемых ныне.

Флеров исходил из того, что при делении ядер изредка возникают осколки, масса которых значительно превосходит половину массы делящегося ядра. Это значит, что имеется реальная, хотя и малая, вероятность распада ядра на части, сильно различающиеся между собой по массе. Для того чтобы использовать эту возможность, следует научиться получать очень тяжелые ядра. Пусть они окажутся неустойчивыми и быстро распадаются путем деления или путем многократного альфа-распада. Пусть деление приводит большей частью к ядрам с зарядами, близкими к половине суммарного заряда ядра-мишени и ядра-снаряда. Нужно лишь научиться надежно фиксировать редкие случаи, при которых неустойчивое промежуточное ядро распадается на две части, сильно различающиеся по заряду. И искать при этом среди них ядра элемента-114, охлаждающиеся за счет испарения нейтронов. Можно надеяться и на появление осколков, сильно различающихся по массе, а затем увеличивающих свой положительный заряд путем серии бета-распадов или уменьшающих свой заряд за счет альфа-распадов. Необходимо быстро и точно идентифицировать новые трансурановые элементы.

Конечно, вероятность положительного результата окажется наибольшей при бомбардировке ядер урана ядрами урана (суммарный заряд ядра, получающегося при их слиянии, равен 184, а его масса равна 476) или ядрами ксенона (суммарный заряд– 146). Ксенон имеет меньший заряд, чем многие другие элементы, но он является единственным устойчивым тяжелым газом (самый тяжелый газ – радон – радиоактивен и распадается очень быстро). Именно поэтому, наряду с ураном, Флеров указал на ксенон. Он легче поддается ионизации, чем остальные тяжелые элементы, поэтому ионы ксенона удобнее ускорять до энергий, достаточных, чтобы его ядро слилось с ядром урана, несмотря на взаимное отталкивание их положительных зарядов. При бомбардировке урана ксеноном-132 можно вызвать деление ядер урана. Но не просто деление, а такое, при котором наиболее вероятная масса тяжелых осколков с зарядом 114 равна по оценкам 305, а для его «охлаждения» достаточно испарение от четырех до шести нейтронов.

Удастся ли синтез экасвинца, покажет будущее. Но окрестности экасвинца являются не единственным островом устойчивости. За ним, еще дальше от берега, где расположен устойчивый уран-238, оболочечная модель ядра позволяет надеяться на обнаружение второго острова устойчивости – вблизи элемента, ядра которого имеют заряд около 126.

Для их синтеза можно подобрать мишень и снаряд так, чтобы ядро, получающееся при бомбардировке, было возбуждено не сильно и могло охладиться путем испарения небольшого числа нейтронов. Например, бомбардируя ядра тория-232 ядрами криптона-84, можно получить ядро элемента-126, охлаждающееся испарением четырех нейтронов так, что масса ядра синтезируемого элемента оказывается равной 312.

Ученые понимают, что в их работе «перелеты» – получение атомных ядер с номером, большим 114 (или 126), менее опасны, чем «недолеты» – получение атомных ядер с меньшим номером. Ведь «корректировка огня» – приближение к магическому ядру – определяется радиоактивными процессами. В случае «перелета» – это альфа-распад, уменьшающий атомный номер сразу на две единицы, а в случае «недолета» работает бета-распад, увеличивающий атомный номер только на одну единицу. Существенно и то, что альфа-распады более вероятны, а значит, происходят в тяжелых ядрах чаще, чем бета-распады, обусловленные слабым взаимодействием.

В этой связи нельзя не упомянуть еще об одном достижении, полученном на дортмундском ускорителе. Дортмундские ученые наблюдали интересные явления, происходящие, когда ядро-снаряд налетает на ядро-мишень не прямо в лоб. При косом соударении возникает узкая «прицельная зона», в которой взаимодействующие ядра образуют неустойчивую систему из двух компонентов, вращающихся вокруг общего центра масс. Эту систему можно рассматривать как особое, сильно возбужденное состояние суммарного ядра, при котором ядерные силы притяжения нуклонов в течение некоторого времени удерживают исходные ядра и противостоят кулоновским силам отталкивания одноименных зарядов и центробежным силам, стремящимся разрушить это состояние.

Такое сильно возбужденное состояние можно исследовать теоретически при помощи оболочечной модели ядра. При осуществлении эксперимента возможно предсказанное затягивание электронов, принадлежащих снаряду – иону урана и мишени – атому урана, внутрь зоны, Принадлежащей возбужденному суммарному ядру.

Теоретики и ранее указывали на возможность проникновения внутренних электронов тяжелых атомов в зону ядра. Малая вероятность такого явления не позволила до сих пор уверенно зафиксировать его в эксперименте. Совсем недавно в Дортмунде были проведены опыты с бомбардировкой ядер урана ионами урана. Энергия ускорителя недостаточна для преодоления кулоновского отталкивания обоих ядер при лобовом соударении. Но ученым удалось зафиксировать возникновение сильно возбужденного состояния ядерной материи при суммарном заряде 184. Исследования этого экзотического ядра продолжаются.

Интересной деталью эксперимента с образованием ядра элемента-184 является одновременное наблюдение электрон-позитронных пар. До сих пор рождение электрон-позитронных пар наблюдалось только в процессах с участием фотонов, обладающих очень большой энергией.

Работая над синтезом трансурановых элементов, физики предпринимают и попытки найти такие ядра в природных условиях. Об одной такой попытке – исследовании времени жизни ядер свинца – уже шла речь. Эти попытки продолжаются, ученые стремятся повторить полученные результаты другими методами и повышают точность измерения, устраняют все мешающие эффекты, например возникающие вследствие малых примесей других радиоактивных элементов.

Поиски трансурановых ведутся и в космических лучах: если эти элементы рождаются при взрывах сверхновых звезд или в ходе других подобных катастрофических процессов, то они должны достигать Земли.

Удача досталась американским физикам. Изучая следы космических частиц в толстослойных фотографических эмульсиях, поднятых за пределы земной атмосферы, они зафиксировали три следа частиц, имеющих заряд, превышающий 100, и один след с зарядом более 110. Однако такие единичные случаи не могут считаться достаточными для уверенности в правильности истолкования опытов.

В 1980 году физики были взволнованы сообщениями о том, что в кристалле оливина метеоритного происхождения обнаружен след ядра, содержащего более 110 протонов, то есть ядра элемента, расположенного на дальнем «шельфе пролива нестабильности». Подобное сообщение появилось и в 1983 году, но происхождение этих следов еще остается неясным.

В начале восьмидесятых годов появились сообщения о синтезе элемента-106 и элемента-107. В 1983 году прошел слух об обнаружении элемента-109, в 1984 году об идентификации элемента-108. Физики проявляют при этом осторожность, связанную с тем, что в прошлом не все опубликованные результаты оказались достоверными. Пожалуй, самой сенсационной ошибкой была публикация в авторитетном американском журнале «Письма в Физическое обозрение». В 1976 году группа квалифицированных ученых сообщила об обнаружении элемента-116 и элемента-126, расположенных на таинственных островах стабильности. Однако вскоре пришлось признать, что в работе была допущена ошибка.

Ученые считают задачу синтеза и поиска неизвестных трансурановых элементов весьма важной для подтверждения и уточнения теорий строения атомных ядер. Но помимо этой задачи, у них есть и другие. Периодический закон изменений химических и физических свойств элементов, установленный Менделеевым, как обобщение опыта нашел, как мы знаем, свое обоснование в более фундаментальных физических законах. Например, в квантовых законах взаимодействия атомных ядер с электронами, частности в принципе запрета Паули, объясняющего порядок заполнения электронных оболочек атома.

Магические числа, получаемые из оболочечной модели ядра, хорошо совпадающие с опытом в широком диапазоне ядерных масс, являются доказательством того, что модель учитывает основные процессы, происходящие внутри ядра.

Но эта модель требует своего обоснования из более фундаментальных законов, подобно тому как применение принципа запрета обосновало периодическую систему элементов.

Мы знаем, что нуклоны удерживаются внутри ядра особыми, весьма большими ядерными силами. Учет действия электрических сил требуется только для уточнения соответствия расчета и опыта.

Ядерные силы, введенные Юкавой, возникают в результате того, что нуклоны постоянно обмениваются между собой особыми частицами – пионами (раньше их называли пи-мезонами). Зависимость ядерных сил от расстояния была первоначально угадана Юкавой, а затем уточнена исходя из опытов. Именно ядерные силы явились основой математического описания капельной модели, а затем и оболочечной модели ядра. Казалось, программа выполнена. Силы, действующие между нуклонами, познаны, уравнения написаны, их решения достаточно полно совпадают с опытом. Но… Наука притягательна тем, что она всегда в пути, в движении. Ученые не успокаиваются на достигнутом. Ответив на один вопрос, они задаются следующим.