Достижения молодых	В последние годы приток молодых научных кадров в ПИЯФ становится все более заметным. Отрадно, что молодежь, начинающая свой профессиональный путь, получает серьезные результаты, достойные престижных наград и премий. Так, по итогам конкурса на соискание премии имени И.В. Курчатова НИЦ «Курчатовский институт» среди работ молодых научных сотрудников и инженеров-исследователей за 2013 год в число победителей вошла работа аспиранта ПИЯФ Юрия Андреевича Демидова «Особенности химических свойств сверхтяжелых элементов». Специально для нашего выпуска Юрий Демидов рассказывает о том, чем интересны и почему важны его исследования.
	В 1871 году великим русским химиком Д.И. Менделеевым был сформулирован фундаментальный закон, согласно которому свойства всех химических элементов меняются периодически по мере увеличения их атомного веса и, как оказалось впоследствии, заряда ядра. Иллюстрацией этого закона служит всем известная со школьных времен таблица Менделеева, где каждый элемент имеет номер, соответствующий величине заряда. Периодический закон замечателен тем, что уже второй век служит ориентиром в поисках новых элементов и предсказании их свойств. Благодаря ему в свое время были открыты такие химические элементы, как радий, галлий, скандий, германий и другие. Пополнение периодической таблицы продолжается и в наши дни, и особый интерес для современной науки представляют так называемые сверхтяжелые элементы, то есть элементы с зарядом ядра, превышающим 104. С чем это связано? Дело в том, что в природе не обнаружено химических элементов, заряд ядра которых превышает значение 92, под этим номером в периодической таблице находится уран, остальные элементы, вплоть до 118-го, были получены искусственно. Это связано с тем, что время жизни сверхтяжелых элементов очень мало, и даже если они и существовали когда-то на Земле, то уже распались и не дожили до наших дней. Поэтому синтез каждого такого элемента и исследование его свойств приближает нас к ответу на весьма интригующий вопрос: где же предел существования химических элементов, сколько их всего? Кроме того, ещё в конце 60-х гг. появилась гипотеза о существовании так называемого острова стабильности, который должен состоять из сверхтяжёлых элементов с атомными номерами от 110 до 126, обладающих значительным временем жизни. С поиском этого острова и исследованием его «географии» также связан современный интерес к получению и изучению свойств сверхтяжелых элементов. Лидером в области синтеза сверхтяжелых элементов является Лаборатория ядерных реакций им. Г.Н. Флерова (Дубна). Там единичные атомы наиболее тяжелых элементов получают в результате бомбардировки ядрами-снарядами (в качестве которых чаще всего используют ядра кальция, ^48Ca) мишеней, состоящих из тяжелых элементов. В результате полного слияния ядра-снаряда с ядром мишени и образуется новый элемент. Такое слияние происходит довольно редко, за неделю работы установки получаются несколько атомов сверхтяжелого элемента. Однако для включения в таблицу Д.И. Менделеева нового элемента одного успешного эксперимента недостаточно. Нужно, чтобы этот эксперимент был воспроизведен другой лабораторией, или с созданным элементом в пределах одной лаборатории был выполнен дополнительный, принципиально отличающийся от первого, эксперимент. Так, например, на повторение эксперимента по синтезу 114 элемента, который сейчас носит название Флеровий (Fl), потребовалось целых шесть лет. Кроме того, нельзя говорить о новых химических элементах, в полном смысле этого термина, без исследования их свойств. В качестве альтернативного эксперимента, подтверждающего открытие сверхтяжелого элемента, можно использовать измерение той или иной физической величины, характеризующей свойства его атома. Важнейшей экспериментальной методикой, позволяющей изучать химические свойства соединений сверхтяжелых элементов, является газовая термохроматография. Этот метод предполагает серию одинаковых экспериментов по измерению температуры осаждения единичных атомов сверхтяжелого элемента на поверхности адсорбента, чаще всего золота. Однако для того, чтобы что-то найти, нужно хотя бы примерно знать, где искать. То есть, проведение экспериментов требует достаточно точной предварительной информации о свойствах сверхтяжелого элемента, который мы изучаем. Для получения таких сведений проводятся предварительные эксперименты с более легкими аналогами сверхтяжелого элемента. Но полученной информации, как правило, все равно бывает недостаточно. И вот тут на помощь приходят методы и приемы современной теоретической физики и проводимые на их основе компьютерные расчеты. В частности, и наша работа заключается именно в математическом моделировании процесса адсорбции атомов сверхтяжелых элементов на поверхности золота и получении предварительных сведений о свойствах этих элементов, которые в дальнейшем можно использовать при планировании термохроматографических экспериментов. Нашей группой под руководством А.В. Титова разработан оригинальный метод расчета электронной структуры соединений тяжелых и сверхтяжелых элементов, откуда могут быть получены их важнейшие физические и химические свойства. Применение этого метода позволило вычислить электронную структуру образований, содержащих порядка 100 атомов, что вполне достаточно для моделирования адсорбции атома сверхтяжелого элемента на поверхности золота. В процессе компьютерного моделирования были получены надежные оценки энергии связи элементов с зарядом ядра 113 и 120 (и более легких аналогов последнего – Ra и Ba) с поверхностью золота, которые и представлены в работе. По рассчитанной энергии связи системы атом – поверхность может быть вычислена соответствующая температура адсорбции, а это как раз то, что можно наблюдать экспериментально. Полученная информация может быть использована при планировании термохроматографических экспериментов для изучения свойств элементов 113 и 120. Также в работе предложен способ наглядного представления полученной информации и проанализированы свойства элементов с зарядом ядра 112, 113 и 120. В завершение рассказа я бы хотел выразить благодарность моему научному руководителю А.В. Зайцевскому, открывшему для меня интереснейшую область современной физики, за его постоянную помощь и поддержку в моих исследованиях. Юрий Демидов, аспирант ПИЯФ НИЦ «КИ»