Российские физики обнаружили свидетельства возможного существования в природе ядер сверхтяжелых элементов, которые ученые на Земле получали, только сталкивая ядра в ускорителях, сообщает Физический институт имени Лебедева (ФИАН).

«Мы обнаружили следы трех ядер с числом протонов в диапазоне со 105 до 130, что подтверждает существование в природе трансфермиевых элементов», - сказала РИА Новости руководитель проекта «Олимпия» Наталья Полухина, ученый секретарь ФИАН.

По ее словам, ученые ищут возможности уточнить заряды этих сверхтяжелых ядер. Один из них, по ее словам, имеет 119 протонов в ядре (разброс - плюс десять, минус шесть протонов).

Она отметила, что дополнительные калибровочные измерения планируется проводить на ускорителе в германском Центре исследования тяжелых ионов (GSI) в Дармштадте, а также на ускорителе в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне.

Сотрудники ФИАНа и Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского (ГЕОХИ РАН) в рамках проекта «Олимпия» исследуют следы («треки»), оставленные заряженными частицами - галактическими космическими лучами - в кристаллах оливина в обломках метеоритов. Цель проекта - обнаружить следы существования тяжелых и сверхтяжелых ядер.

В природе до сих пор не обнаружены элементы с числом протонов в ядре атома больше 92, то есть тяжелее урана. Более тяжелые элементы, например плутоний, могут нарабатываться в атомных реакторах, а элементы тяжелее 100 (фермия) можно получать только на ускорителях, путем бомбардировки мишени тяжелыми ионами. При слиянии ядер мишени и «снаряда» и возникают ядра нового элемента. Таким способом ученые синтезировали все элементы до 118-го.

Однако устойчивость элементов очень сильно зависит от соотношения количества протонов и нейтронов в ядре: если число нейтронов или протонов меняется на 1%, то время жизни ядра уменьшается в 10 миллионов раз, отметила собеседница агентства. Так изотоп свинец-208 со 126 нейтронами в ядре стабилен, а изотоп свинца, в ядре которого 127 нейтронов, распадается за 3,3 часа.

При этом теория так называемого «острова стабильности» предсказывает, что элемент с зарядом 110 и атомным числом 294 должен жить 100 миллионов лет.

«Но в земных условиях синтезировать долгоживущие изотопы очень трудно, поскольку сложно обеспечить необходимые плотности частиц и энергий. Поэтому сверхтяжелые ядра изотопы живут очень недолго - не дольше секунд», - сказала она.

Условия для синтеза - то есть большие плотности нейтронов и энергий - могут быть созданы в астрофизических процессах (взрывах сверхновых). Именно поэтому ученые ведут поиски сверхтяжелых элементов и в природе, в частности, в космических лучах - потоках заряженных частиц, которые возникают в результате различных астрофизических процессах.

«Самым естественным местом для поиска природных сверхтяжелых элементов являются космические лучи. Но поиск в космических лучах тяжелых и сверхтяжелых ядер - непростая задача, слишком мала их интенсивность в общем потоке - всего несколько частиц на квадратный метр в год», - сказала Полухина.

Чтобы разрешить подобные проблемы, было решено использовать метеориты как природные детекторы космических лучей. «При возрасте метеоритов сотни миллионов лет просмотр всего одного кубического сантиметра метеорита может дать информацию о нескольких тысячах штук ядер тяжелых элементов галактических космических лучей», - отметила она.

Ученые ФИАН и ГЕОХИ исследовали два железно-никелевых метеориты с вкраплениями полупрозрачных кристаллов оливина (палласиты): Марьялахти (его возраст 185 миллионов лет) и Игл Стейшен (300 миллионов лет).

Когда заряженная частица пролетает сквозь кристалл оливина, она повреждает его кристаллическую решетку. При травлении определенными химическими веществами эти дефекты можно сделать видимыми и «проявить» треки, после чего их можно изучать в оптический микроскоп. По длине, диаметру, форме, углу положения трека можно судить о заряде и атомной массе ядра.

К настоящему времени в рамках проекта «Олимпия» получены данные о заряде примерно 6 тысяч ядер с зарядом более 55, распределение которых согласуется с данными других экспериментов.