Все кто знаком с Институтом химии СПбГУ (бывший Химический факультет) и посещал знаменательные Дни химика знает его герб. Он представлен в виде дракона, держащего бензольный цикл, с символом Md в центре и символизирует ароматичность, надёжность, сплочение.
Этот символ не что иное как сокращённое обозначение 101-го элемента периодической системы – Менделевия. Впервые этот девятый трансурановый элемент, который открывает вторую сотню химических элементов в таблице Менделеева и называется в честь её создателя, был синтезирован Альбертом Гиорсо, Гленном Т. Сиборгом (Нобелевская премия 1951 г. за изучение химических свойств трансурановых элементов), Грегори Р. Чоппином, Бернардом Дж. Харви и руководителем группы Стэнли Дж. Томпсоном в начале 1955 года в Калифорнийском университете в Беркли.
Давайте узнаем подробнее об этом уникальном эксперименте и истории открытия 101-го элемента из первых уст:
«Новый элемент – менделевий был получен путём бомбардировки эйнштейния, 99-го элемента, ядрами гелия. Ядерная реакция предельно проста:
Мы осуществили её в циклотроне, где пучок ядер гелия ударяется о небольшую мишень. Мишень – это кусочек очень тонкой золотой фольги, на заднюю поверхность которой нанесён электролитическим способом неразличимый простым глазом слой эйнштейния – не более, чем несколько миллиардов атомов. Если некоторые атомы эйнштейния превратятся в результате бомбардировки в менделевий, то они должны покинуть мишень, будучи выбиты из неё при соударении с ядрами гелия. Позади мишени расположена ещё одна золотая фольга, которая захватывает атомы нового элемента, как только они вылетают из мишени. Ядра гелия, обладающие большой скоростью, были получены на старом полутораметровом циклотроне, расположенном на спортивной площадке Калифорнийского университета в Беркли. Если позволить мощному потоку ядер гелия пройти мимо мишени и вырваться наружу, в воздух, то его можно увидеть – это узкий голубой пучок света. Его даже можно сфотографировать через полутораметровый слой воды, который служит смотровым окном, ведущим в помещение, где расположен циклотрон. Это и есть тот самый пучок, который падает на мишень и, прибавляя два протона гелия к 99 протонам эйнштейния, превращает последний в менделевий.
В реальных условиях эксперимента — во время бомбардировки мишени всё помещение, где расположен циклотрон, было наглухо закрыто. Харви и Гиорсо находились снаружи, за „водяной дверью» — большим баком на роликовых катках, наполненным водой. Оставалось лишь ожидать стартового выстрела, чтобы начать эту необычную скачку с препятствиями. Мы рассчитывали в нашем первом опыте получить всего только один или, может быть, два атома 101-го элемента. И эти один или два атома нужно было выделить из миллиардов атомов эйнштейния и идентифицировать менее чем за полчаса. Как только был подан сигнал отбоя, Харви и Гиорсо немедленно отодвинули „водяную дверь» и ринулись внутрь. Гиорсо быстро вынул из мишени „держатель», Харви снял двумя пинцетами вторую золотую фольгу и запихнул её в пробирку. Затем он помчался по коридорам и вверх по лестницам в комнату, предназначенную для временной лаборатории. В этой, с позволения сказать, лаборатории Харви передал фольгу Грегори Чоппину, который стал нагревать её в растворе, с тем чтобы золото растворилось. В итоге мы получили жидкость, содержащую золото, смесь некоторых других элементов и, возможно, несколько атомов менделевия…
Остальные необходимые химические операции надо было производить за милю от циклотрона, на вершине холма, в Радиационной лаборатории. Гиорсо уже сидел за рулём автомашины возле здания циклотрона, готовый сорваться с места и с бешеной скоростью мчаться на холм.
Глен Сиборг у доски, записывает трансурановые элементы. Ноябрь 1951 г.
У нас имелось — мы надеялись, что это так, — несколько атомов элемента №101, и наша задача заключалась в том, чтобы выделить и идентифицировать их раньше, чем они успеют распасться. Менделевий является настолько короткоживущим элементом, что половина любого количества его распадается приблизительно за полчаса, превращаясь в изотоп фермия, который в свою очередь распадается путём самопроизвольного (спонтанного) деления. Драгоценные капли раствора были привезены на холм Беркли в корпус ядерной химии. Чоппин и Харви бросились в лабораторию, где их ожидал Стенли Томпсон с аппаратурой, предназначенной для отделения 101-го элемента от эйнштейния и всех других элементов, которые могут присутствовать в растворе.
Вначале жидкость была пропущена через ионообменную колонку, чтобы избавиться от золота. Золото задерживается в колонке, в то время как раствор, содержащий менделевий, капает со дна её. Эти капли были высушены и вновь растворены, после чего Томпсон пропустил их через вторую колонку для отделения менделевия от любых других элементов, которые всё ещё могли оставаться в растворе.
Эти капли, падающие со дна колонки, последовательно принимались на небольшие платиновые пластинки, которые затем подставлялись по нагревательную лампу и высушивались. Далее пластинки были перенесены в „счётную комнату», где Гиорсо поместил их в специальные счётчики — каждую пластинку в свой счётчик. Если какое-то количество менделевия присутствовало в одной из исследуемых капель, то его можно было бы выявить по характеру радиоактивного распада. Когда атом нового элемента распадается, то образовавшиеся при этом осколки создают в счётчике „вспышку» сильной ионизации. Этот импульс тока вызывает скачок пера на регистрационной ленте записывающего прибора.
Характерным для этих неуловимых тяжёлых элементов является то, что мы не можем положительно идентифицировать атом до тех пор, пока он не перестанет быть именно этим элементом и не распадётся в какой-то иной атом. Это несколько напоминает человека, который считает деньги только тогда, когда расстаётся с ними.
Во время первого эксперимента нам пришлось ждать более часа, прежде чем перо подскочило до середины шкалы и упало обратно, нарисовав линию, что означало распад впервые открытого атома менделевия. Поскольку произошло чрезвычайное событие в жизни Радиационной лаборатории, мы подключили к счётчикам пожарный звонок, находящийся в коридоре, так что каждый раз, когда распадался атом элемента №101, раздавался сигнал тревоги. Это был наиболее эффектный способ оповещения о важном событии в мире атомного ядра, но вскоре он был заменён более совершенным средством связи, не противоречившим предписаниям пожарной охраны.
Мы обнаруживали приблизительно по одному атому менделевия в каждом из наших первых экспериментов. Было поставлено около дюжины опытов, и наш общий итог составил 17 атомов нового элемента!».
«Элементы вселенной», Г. Сиборг и Э. Вэленс, стр. 175-184.
Регистрационная карточка первого эксперимента, на которой зафиксирован распад впервые полученного и идентифицированного атома менделевия.
В верху дата 19 февраля 1955 г. и подпись: «This experiment exclusively proves the chemical identification of element 101 A. Ghiorso, В. G. Harvey » – «Этот эксперимент полностью доказывает химическую идентификацию элемента 101 А. Гиорсо, Б. Дж. Харви». На фотографии фрагмента ленты самописца зарегистрированы несколько резких отклонений с пометками экспериментаторов. У первого пика — восклицание: «Hooray» («Ура!») и приписка: «впервые — 256Mv» (в современной таблице символ менделевия — Md). У второго пика записано: «Двойное ура», у третьего: «Тройное ура». В настоящее время получено уже 16 изотопов менделевия — от 245Md до 260Md. Самый долгоживущий из них с периодом полураспада в 51,5 суток 258Md (G. Audi et al. / Nuclear Physics A 729 (2003) 3–128, p.123).
Название «менделевий» для нового элемента было предложено Гленом Сиборгом и коллегами. «В знак признания заслуг великого русского химика Дмитрия Ивановича Менделеева, который первым использовал периодическую систему элементов для предсказания химических свойств еще не открытых элементов – принципы и закономерности которой послужили ключом для открытия последующих трансурановых элементов».