4. Холодное слияние атомных ядер (²⁰⁸Pb, ²⁰⁹Bi) + (Ti... Zn)

    Новый этап в исследовании сверхтяжелых ядер начался в 1994 году, когда была существенно повышена эффективность регистрации и усовершенствована методика наблюдения сверхтяжелых ядер. Как результат, были обнаружены изотопы 110, 111 и 112 элементов [80-82].
    Для получения сверхтяжелых ядер использовались ускоренные пучки ⁵⁰Ti, ⁵¹V, ⁵⁸Fe, ⁶²Ni, ⁶⁴Ni, ⁷⁰Zn и ⁸²Se. В качестве мишеней применялись изотопы ²⁰⁸Pb и ²⁰⁹Bi. Различные изотопы 110 элемента были синтезированы в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова, ОИЯИ с помощью реакции ²⁴⁴Pu(³⁴S,5n)²⁷²110 и в GSI в реакции ²⁰⁸Pb(⁶²Ni,n)²⁶⁹110. Изотопы ²⁶⁹110, ²⁷¹110, ²⁷²111 и ²⁷⁷112 регистрировались по их цепочкам распада (рис. 11).

Рис. 11. Цепочки α-распадов 110, 111 и 112 химических элементов, полученных в GSI (Германия) [55]. Для каждого изотопа указаны время жизни и энергия α-распада E_α в МэВ.

    К 2000 году в экспериментах с тяжелыми ионами удалось синтезировать ~ 40 изотопов от 104 до 112 химического элемента, список которых приведен в таблице 2.

Таблица 2: Изотопы трансфермиевых элементов, открытые к 2000 г.

Для большинства изотопов были определены типы распадов, времена жизни, для некоторых изотопов определены массы и квантовые характеристики низколежащих состояний. Таким образом, прогресс в синтезе трансурановых элементов Z =107 − 112 был связан с «открытием» реакций холодного синтеза, в которых магические изотопы ²⁰⁸Pb и ²⁰⁹Bi облучались ионами с Z = 22 − 30. Образующееся в реакции холодного синтеза ядро нагрето слабо и охлаждается в результате испускания одного нейтрона. Так впервые были получены изотопы химических элементов
с Z = 107 − 112. Однако дальнейшее продвижение − к более тяжелым ядрам − таким методом оказывается затруднительным из-за роста величины потенциального барьера между сталкивающимися ядрами. Поэтому в Дубне был реализован другой метод получения сверхтяжелых ядер. В качестве мишеней использовались наиболее тяжелые изотопы искусственно полученных химических элементов плутония Pu (Z = 94), америция Am (Z = 95), кюрия Cm (Z = 96),
берклия Bk (Z = 97) и калифорния Cf (Z = 98). В качестве ускоренных ионов был выбран изотоп кальция ⁴⁸Ca (Z = 20).
    "До 2000 года самые тяжелые элементы (вплоть до 112-го) были синтезированы в реакциях "холодного слияния". К сожалению, эти реакции не могут быть использованы для синтеза ядер, находящихся в пределах предсказанного теорией "острова стабильности"сверхтяжелых элементов. Образующееся при слиянии ядер ²⁰⁸Pb и ⁷⁶Ge компаунд-ядро ²⁸⁴114 (N = 170) содержит на 14 нейтронов меньше, чем требуется для замкнутой нейтронной оболочки N = 184. При столь значительном дефиците нейтронов продукты испарения нейтронов будут располагаться далеко от границы предсказанного "острова стабильности". Отметим, что никакие варианты слияния стабильных и даже долгоживущих изотопов не могут привести к ядрам на "вершине"острова стабильности. Поэтому желательно подойти как можно ближе к границам этой неизвестной области, с тем чтобы войти в зону действия замкнутой сферической оболочки N = 184. Нуклиды, содержащие большое число нейтронов, могут в принципе быть получены при использовании в качестве мишени изотопов тяжелых актинидов с Z = 94 − 98, а в качестве налетающей частицы − редкого изотопа ⁴⁸Ca.
    Теряя возможность использования в реакциях холодного слияния магических ядер ²⁰⁸Pb при переходе к нейтронно-избыточным изотопам актинидов, мы вновь приобретаем магические числа протонов и нейтронов в налетающей частице ⁴⁸Ca."

Ю.Ц. Оганесян, С.Н. Дмитриев
Сверхтяжелые элементы периодической системы Менделеева [51].