Спонтанно-делящиеся изомеры как явление серендипности

СПОНТАННО-ДЕЛЯЩИЕСЯ ИЗОМЕРЫ КАК ЯВЛЕНИЕ СЕРЕНДИПНОСТИ

”…Установка не почувствовала включения

магнитного поля, освещения в зале,

источника циклотрона.

…На 0 часов 14/ XI имеется 113 атомов

похожих на 104”

Записи в лабораторном журнале 1961 года.

Эти записи, сделанные совсем молодыми физиками из группы, созданной для опытов по синтезу 104 –го элемента на только что заработавшем циклотроне У-300, демонстрируют важные особенности стиля работы тогда ещё тоже молодого (48 лет) члена-корреспондента АН СССР. Измерительная аппаратура должна быть устойчивой к разнообразным внешним воздействиям. Автор этой заметки на всю жизнь запомнил фразу: “Даю по накалу” после которой Гэ Эн сильно пнул ботинком экранный кожух танкового аккумулятора, питавшего электронику. К тому времени аппаратура такие пинки уже выдерживала. Фона не было. Очень знаменательна и характеристика событий, зарегистрированных при облучении Pu-242 ускоренными на У-300 ионами Ne-22: “похожие на 104”. В то время была большая уверенность, что надёжно зарегистрированные осколки спонтанного деления, испускаемые с периодом полураспада 10-20миллисекунд, могут быть связаны только с распадом ядер нового 104-го элемента с массовым числом 260. Однако, воспитывая молодых исследователей, с самого начала убедил их, что при интерпретации результатов измерений, кроме тех гипотез, которые дали исходный толчок экспериментам, обязательно должны быть рассмотрены возможности проявления и совсем других, неожиданных свойств изучаемых объектов, в данном случае, атомных ядер.

Вместо Pu-242 был поставлен Pu-240. Эффект сохранился. На Pu-239 эффект

резко снизился. Как мишень был поставлен U-238. Эффект наблюдался! Наступило некое уныние. 104-й ускользал. Но что же наблюдалось? Это был заведомо распад каких-то продуктов ядерных реакций. Пучок Ne-22 был заменен на О-16. Эффект сохранился. Но при облучении Th-232 ионами Nе-22 эффекта не было. Зато было над чем подумать. В результате тщательного сопоставления полученных результатов со всеми имеющимися данными по свойствам известных ядер и сечениям ядерных реакций была подготовлена и 19 января 1962 года направлена в редакцию ЖЭТФ рукопись статьи: “Спонтанное деление с аномально коротким периодом”. Вот текст аннотации: “На внутреннем пучке 300 см. циклотрона ОИЯИ проводилось облучение U-238 ускоренными ионами Ne-22 и O-16. С помощью ионизационных камер были зарегистрированы осколки спонтанного деления неизвестного изотопа с периодом полураспада, равным, примерно 0,02 сек. Предполагается, что полученное ядро находится в изомерном состоянии с повышенной (более чем в 109 степени раз) вероятностью спонтанного деления. Из экспериментальных данных следует, что атомный номер изотопа Z£ 100.” Среди авторов этой публикации (, , -Акопьян, ёв ) нет . Этим самым он давал возможность своим молодым сотрудникам приобрести имя в научном мире.

Уже в 1963 году после радикального перехода от опытов на пучках тяжёлых ионов в Дубне к опытам с альфа-частицами и дейтонами на циклотроне Института Атомной Энергии им. в Москве, было установлено, что спонтанное деление с периодом полураспада 14 миллисекунд испытывает изомер ядра Am-242 , имеющего в обычном состоянии период спонтанного деления более 1012 лет. Таким образом, вероятность спонтанного деления Am-242 в необычном изомерном состоянии оказалась повышенной в ~1021 раз.

Профессор Калифорнийского Хайд смог сразу объективно оценить значимость работы группы в фундаментальном трёхтомном трактате по ядерным свойсвам тяжёлых элементов (Prentice Hall, 1964): “Русские исследователи идентифицировали трансурановый нуклид с экстремально коротким периодом полураспада 14 миллисекунд для спонтанного деления. Этот нуклид, вероятно, есть изомерное состояние Am-242. Этот результат подтверждён последующей работой в Беркли. Это открытие имеет важное значение для теории деления.”

Среди многочисленных теоретических гипотез, анализирующих новое явление, общепризнанной стала гипотеза о сложной двугорбой форме барьера деления, опубликованная им в 1967 году. Тут хочется отметить одну из возможных гипотез, приведенных авторами в уже упоминавшейся первой экспериментальной работе по спонтанно делящимся изомерам: “нельзя также считать исключённым существование изомерных состояний, обусловленных сильной деформацией ядра”.

В настоящее время спонтанно-делящиеся изомеры наблюдались у более чем у 30 нуклидов с атомными номерами от 92 до 97 . Их времена жизни находятся в диапазоне от миллисекунд до долей наносекунды.

Спонтанно - делящиеся изомеры являют собой яркий пример возможности существования ядер в супердеформированных состояниях с отношением большой и малой осей ~2 : 1. Вспомним, что при аппроксимации формы ядер с Z³92 в основных состояниях сфероидами, отношение осей составляет

~1 :1,2. Открытие спонтанно-делящихся изомеров явилось важнейшей ступенью к пониманию, что потенциальный барьер, удерживающий нуклоны в ядре и препятствующий слиянию ядер в ядерных реакциях, имеет очень сложную структуру. Установлена трёхгорбая структура барьера при делении

Th-230, Th-232, Pa-231 нейтронами. В реакциях на пучках тяжёлых ионов при изучении зависимости сечения слияния от энергии бомбардирующих ионов проявляется уже целое пространственно-энергетическое распределение барьеров.

Методами гамма-спектроскопии удалось измерить для ряда спонтанно-делящихся изомеров ротационные полосы во второй потенциальной и прямо измерить их деформацию. Возможно, после новых открытий ныне известные “супердеформированные “ состояния ядер будут рассматриваться просто как одна из разновидностей в большом ряду пока неизвестных ядерных конфигураций. И тут уместно ещё раз вспомнить . Создавая ускоритель тяжёлых ионов в Дубне, он исходил из того, что это должен быть самый мощный ускоритель в своём классе. Начиная работать на этом ускорителе, он поставил предельно сложную задачу: синтез самого тяжёлого тогда 104-го элемента в таблице Менделеева. Смелость и решительность –свойство неординарных людей в любой области человеческой деятельности. При постановке и решении предельно сложных задач, возрастает возможность проявления эффекта серендипности. –обнаружения того, чего не ищешь, поскольку не знаешь о нём ничего. Термин этот пришёл в методологию науки из восточной сказки о трёх путешествующих по свету принцах Серендипа (древнее арабское название Цейлона). 104-й элемент был в дальнейшем синтезирован. Открытие спонтанно-делящихся изомеров на пути к нему можно рассматривать как проявление принципа “серендипности”, в соответствии с которым сделаны многие выдающиеся открытия (классический пример-открытие радиоактивности А. Беккерелем). При этом надо помнить замечание Луи Пастера: “случай помогает подготовленному уму”. А в отличной подготовке как физика – экспериментатора был уверен сам . Открытие спонтанно-делящихся изомеров авторским коллективом, возглавляемым , зарегистрировано под номером 52 в Государственном Реестре открытий СССР.