Сегодня в периодическую систему официально включено 118 химических элементов. Но лишь около 90 из них встречаются в природе, остальные получены искусственно. Наука доказывает, что периодическая таблица Менделеева не является завершённой, она отражает текущее понимание химических элементов и закономерностей их свойств. По мере развития эксперимента границы этой системы расширяются, и периодическая таблица дополняется новыми элементами.

Готов со всей уверенностью утверждать, что скоро список элементов будет ещё расширен. И в этих открытиях будут участвовать российские учёные.

Одним из первых элементов, открытых русскими учёными, стал самарий, выделенный еще в 1878 году. Свое название он получил не от города Самары, а от минерала самарскита, названного в честь русского горного инженера Василия Самарского-Быховца. Так в периодической таблице появилось одно из первых названий элементов, связанных с российской научной историей.

Прошло почти полтора века, и новый элемент был синтезирован уже на границе существования сверхтяжёлых атомных ядер. В 2002 году в Дубне был синтезирован элемент №118 — оганесон, названный в честь академика РАН Юрия Оганесяна.

Справка
Оганесон — один из немногих элементов периодической таблицы, названных в честь учёного прижизненно. До него такой чести удостоился только американский химик Гленн Сиборг: в 1997 году элемент №106 получил название сиборгий (seaborgium).
В случае с элементом №118 открытие тоже имеет свою историю. Учёные из Дубны участвовали в синтезе целой серии сверхтяжёлых элементов - с атомными номерами 114–118. Однако именно элемент 118 Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) предложил назвать оганесоном — в честь Юрия Оганесяна, одного из ключевых российских исследователей в области сверхтяжёлых ядер и научного руководителя программы их синтеза в ОИЯИ.
Фактически это стало признанием не одного эксперимента, а заслуг всей научной школы и многолетней программы исследований, благодаря которой периодическая таблица Менделеева была расширена до 118 элементов.


Дмитрий Менделеев

В ядре оганесона содержится 118 протонов — это самый тяжёлый из всех известных элементов. Он настолько тяжёлый, что в природе не существует вовсе: изотоп Og-294 имеет период полураспада около 0,6 миллисекунды, и за всю историю экспериментов удалось зарегистрировать лишь несколько атомов этого элемента.

Первым элементом, синтезированным человеком, стал технеций, открытый в 1937 году. Его обнаружили при химическом анализе молибдена, ранее облучённого дейтронами на циклотроне. Технеций — элемент, который Дмитрий Менделеев предсказал ещё в XIX веке, назвав его эка-марганцем. Его открытие стало одним из первых подтверждений того, что периодическая система позволяет не только предсказывать существование ещё не обнаруженных элементов, но и заранее оценивать их свойства.

Работы же по синтезу сверхтяжёлых элементов, которые ведутся сегодня в Дубне, относятся уже к другой области исследований. Если в случае технеция речь шла о подтверждении предсказанного элемента периодической системы, то теперь исследователей интересует предел существования атомных ядер. Речь идёт о возможности существования области относительной устойчивости сверхтяжёлых элементов — того, что в физике называют «островом стабильности».


Иллюстрация термина «Остров стабильности» — область на карте ядер (Z–N), где сверхтяжёлые элементы могут обладать относительно длительным временем жизни

Академик Оганесян ответил на несколько вопросов журнала «Редкие земли», в частности, с чем можно было бы сравнить открытие нового элемента, если взять для примера некий масштабный образ, имеющий общемировое значение. В качестве такового я привел Сикстинскую капеллу, пирамиду Хеопса и Панамский канал. Оганесян ответил на мой вопрос так: «Ни Сикстинская капелла, ни пирамида Хеопса и тем более Панамский канал не являются научными достижениями. Наука в своей основе имеет цель познания материального мира, законов его построения и развития». В этом ответе фактически отражён более широкий смысл изменений, которые произошли в науке в XX веке. Постепенно изменился сам характер эксперимента. Во второй половине XX века в физике и химии сформировался новый тип исследований: синтез атомных ядер и элементов, не существующих в природе.


Фото: «Редкие земли»

С открытием технеция стало ясно, что периодическая система может расширяться не только за счёт природных элементов, но и за счёт ядер, полученных искусственно. К концу XX века исследования привели уже к области сверхтяжёлых ядер. Именно здесь были получены элементы с атомными номерами 114, 115, 116, 117 и 118. Все они, как уточняет Юрий Оганесян, синтезировались в реакциях с пучком ионов кальция-48. Эти элементы впоследствии были воспроизведены в других ведущих центрах Европы, США и Японии; после подтверждения им были присвоены названия, и они были официально включены в периодическую таблицу.

Сегодня работа в Дубне продолжается, более того, направление этих экспериментов остаётся прежним, что и десятилетия назад: тяжёлое ядро формируется в результате столкновения двух других ядер. В случае с оганесоном мишенью служил изотоп калифорния-249, а пучок формировался из ионов кальция-48. В результате таких столкновений иногда возникает новое сверхтяжёлое ядро, которое почти сразу начинает распадаться.

— Мы уже почти 2 года работаем с пучком ионов титана-50 и продолжим так работать следующие 2 года. Перехода на пучок хрома-54 пока не предвидится, — раскрыл планы академик Оганесян.

Доказательством существования элемента становится не само полученное вещество, поскольку накопить его невозможно, а последовательность распадов, которую удаётся зарегистрировать детекторам. Именно по таким цепочкам распада и было подтверждено появление элемента №118. Сами эксперименты длятся месяцами, а иногда и годами. За это время фиксируются единичные события — появление нескольких атомов, каждый из которых существует доли миллисекунды. Но именно такие события и позволяют установить существование нового элемента.

Отсюда возникает вопрос: сколько времени проходит между первым синтезом и признанием открытия научным сообществом?

Юрий Оганесян объясняет, что элементы под номерами 114–118, впервые полученные в Дубне, были воспроизведены в других научных центрах мира примерно через 5-7 лет после открытия. До этого они не могут быть официально включены в периодическую систему.

Когда речь заходит о практическом значении таких экспериментов, сравнение с привычными технологиями оказывается не вполне уместным. Сверхтяжёлые элементы существуют слишком недолго, чтобы говорить о каком-либо прямом применении. Но история ядерной физики показывает, что свойства некоторых искусственно полученных элементов могут находить неожиданное применение. Например, изотоп калифорний-252, получаемый в очень малых количествах, используется как мощный источник нейтронов. Поэтому возникает естественный вопрос: могут ли сверхтяжёлые элементы когда-нибудь получить практическое применение или их значение останется исключительно фундаментальным?

Академик Оганесян отвечает: оганесон был синтезирован в количестве пяти атомов, и до любых «критических масс» или практических применений здесь чрезвычайно далеко — как из-за количества вещества, так и из-за времени жизни. По словам ученого, ценность такого результата заключается в другом. Сам факт синтеза показывает, что предел существования атомных ядер ещё не достигнут. Иными словами, элементов может быть больше, чем предполагалось ранее. В этом смысле подобные исследования — это не поиск нового материала, а проверка самой структуры периодической системы и устойчивости атомных ядер.

Поводом к этому разговору с Юрием Оганесяном стала премия OGANESSON, церемония вручения которой прошла в Пушкинском музее. Сам факт существования такой премии представляется уникальным: это тот редкий случай, когда научное сообщество само отмечает вклад ученых.

Среди лауреатов премии OGANESSON этого года:
· Наталия Тарасова, член-корреспондент РАН, директор Института химии и проблем устойчивого развития РХТУ им. Д. И. Менделеева,

Наталия Тарасова, лауреат премии OGANESSON–2025. Фото: Николай Малахин / Научная Россия

· Арутюн Аветисян, академик РАН, директор Института системного программирования им. В. П. Иванникова РАН,

Арутюн Аветисян, лауреат премии OGANESSON–2025. Фото: Николай Малахин / Научная Россия

· Алексей Семихатов, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией теории фундаментальных взаимодействий ФИАН, известный также в роли популяризатора науки.

Также премией в этом году был отмечен Мишель Спиро, почётный директор по исследованиям Комиссариата по атомной энергии и альтернативным источникам энергии Франции (CEA).


Лауреатов премии OGANESSON–2025 наградили в зале Микеланджело Пушкинского музея. Фото: Николай Малахин / Научная Россия

Эти исследователи представляют разные области науки — от фундаментальной физики до искусственного интеллекта. И тем ценнее еще одна возможность, которую получают лауреаты и гости премии — это возможность живого общения. После завершения церемонии в более свободной атмосфере разговоры продолжались не один час, и именно такие моменты едва ли не важнее официальной части мероприятия.

Поделюсь личным восприятием — возникло ощущение уникальной научной среды. В одном пространстве оказались академики, лауреаты, исследователи разных поколений. В такие моменты понимаешь, насколько редко в обычной жизни встречается такая концентрация людей, которые десятилетиями работают на переднем крае фундаментальной науки.
Поймал себя на простой мысли: если бы существовал способ измерить средний IQ аудитории, то в тот вечер он, вероятно, оказался бы заметно выше, чем на большинстве публичных мероприятий. В такой компании даже возникает ощущение, что и собственный IQ немного подтянулся. Кстати, в России академиков Российской академии наук сегодня чуть больше восьмисот человек. И увидеть заметную часть научной элиты страны сразу в одном зале — событие довольно редкое.

Особо запомнился один эпизод. Среди гостей я заметил двух учёных восточной внешности и на секунду решил, что передо мной китайские коллеги. Даже прокрутил в голове несколько фраз на китайском языке, уместных для знакомства. Но вскоре выяснилось, что я ошибся: ученые оказались не китайцами. Именно один из них позже ответил на вопрос, который в тот вечер звучал чаще всего: какой элемент станет следующим.

Разговоры об открытии 119-го и 120-го элементов сегодня звучат всё чаще. После синтеза оганесона периодическая таблица снова подошла к границе известного. Именно поэтому работа с новыми пучками ионов титана-50 в Дубне рассматривается как следующий шаг в этой научной программе. В какой-то момент я поймал себя на мысли, что мы привыкли воспринимать периодическую таблицу как завершённую конструкцию, словно она была однажды открыта и с тех пор существует в неизменном виде. На самом деле она остаётся открытой системой знаний и продолжает расширяться.

Именно об этой границе мы и говорили с Юрием Оганесяном. Вопросов оказалось больше, чем планировалось, так что часть ответов академика я получил позже по электронной почте. Оганесон, элемент 118, сегодня остаётся самым тяжёлым из известных. «Оценить его можно лишь как научное доказательство того, что до предела существования ядер и элементов мы ещё не дошли. Их может быть значительно больше, чем думали раньше», — лаконично сформулировал академик. Иными словами, периодическая таблица Менделеева всё ещё далека от завершения.

В тот же вечер мне удалось коротко поговорить и с одним из лауреатов премии, академиком РАН Арутюном Аветисяном. Его работа связана с применением искусственного интеллекта в научных исследованиях. Я задал ему вопрос, который интересует и нашу отрасль: возможны ли подобные проекты в геологии и металлургии. По словам Аветисяна, это вполне реально, однако для появления новых проектов необходим партнёр, способный сформулировать конкретную научную задачу и обеспечить её финансирование. Без этого даже сильные научные коллективы не могут начать подобные разработки.

Этот короткий разговор неожиданно хорошо показывает различие между фундаментальной наукой и прикладными исследованиями. В одном случае учёные могут десятилетиями двигаться к результату, который выражается в нескольких атомах вещества. В другом наука начинает работать тогда, когда появляется промышленный запрос и понятная прикладная задача.
Именно поэтому встречи, подобные церемонии вручения премии, оказываются важными. Они позволяют увидеть, как рядом существуют две линии развития науки: фундаментальная, которая стремится понять устройство и пределы материи, и прикладная, меняющая технологии и промышленность.

Периодическая таблица Менделеева возникла как попытка понять закономерности строения вещества. Прошло более полутора веков, но она по-прежнему остаётся открытой научной системой. Исследования сверхтяжёлых ядер показывают, что её границы ещё не достигнуты. Значительная часть этих работ ведётся в России, в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне, где были синтезированы элементы с атомными номерами 114–118. Сегодня именно здесь продолжаются эксперименты, направленные на получение следующих элементов таблицы — 119-го и 120-го.

Иными словами, периодическая система, созданная Менделеевым в XIX веке, остаётся не только фундаментом химии, но и одной из действующих карт современной науки. И на её самой дальней границе продолжается работа, результатом которой иногда становятся всего несколько атомов вещества, которые при этом способны продвинуть далеко вперед развитие научной мысли.

Автор Александр Домов
РЗМ эксперт.