Облучая мишени из тория-232 ядрами кислорода-18 и неона-22, ученые ОИЯИ создали более 10 новых тяжелых изотопов. Например, ядро углерода с 12 дополнительными нейтронами и ядра кислорода, у которых на 14, 15 и 16 нейтронов больше, чем у стабильного ядра того же элемента.
Успехи экспериментаторов, творящих ядерное вещество со столь необычайной структурой, заставляют удивляться поистине неограниченным возможностям ядерных сил. На Международной конференции в Монреале в 1969 году известный ученый профессор X. Гоув из Соединенных Штатов Америки в своем обзорном докладе сказал, что «физика ядерной структуры останется волнующей областью исследований в течение многих лет».
За последнюю четверть века физики-элементарщики открыли огромный мир элементарных частиц. Большинство этих микроскопических объектов, рождаясь на ускорителях высоких энергий, едва успевали дать о себе знать, прочерчивая след в фотоэмульсиях, создавая туманный трек из пузырьков в водородной камере или вызывая срабатывание системы счетчиков. Но эти нестабильные кванты вещества намного расширили наши представления о строении материи. Были открыты новые законы природы, обнаружены нарушения некоторых, казавшихся незыблемыми принципов квантовой механики, мы узнали и о зарядово-сопряженном мире античастиц.
А физики-ядерщики обнаружили обширный мир изотопов-призраков по обе стороны от линии стабильности; мир, который несравненно богаче мира химических элементов. Было установлено, что ядра одного и того же элемента с избытком нейтронов и с избытком протонов так же мало похожи друг на друга, как такса на собаку породы «московская сторожевая». Коллектив ядерных нуклонов чутко реагирует на изменение пропорции между двумя типами своих членов. Меняется при этом структура ядерного вещества, избыток нейтронов приводит даже к увеличению размера ядра, которое разбухает от переполнения внешних нейтронных оболочек.
Экспериментальные результаты по получению и исследованию свойств нового ядерного мира заставляют по-иному посмотреть и на свойства ядерных сил. Здесь, на краях материка стабильности, ядерные силы, как оказалось, не слабеют, а проявляют себя еще очень активно. В области, близкой к пределу устойчивости ядерного вещества, физики обнаружили новые дважды магические ядра, новые области деформированных ядер, новые типы радиоактивного распада.
Короткоживущая связанная система нуклонов, обедненная нейтронами, проявляет себя совершенно необычно для ядерного вещества. Она превращается в излучатель запаздывающих протонов. А ядерная «капля» с большим избытком нейтронов, как говорят теоретики, может повести себя еще более неслыханным доселе образом — испускать пары нейтронов.
— А чем, по путеводителю, кончается линия стабильности в области самых тяжелых ядер?
— Путеводитель предрекал такой же резкий обрыв, знаменующий окончательную и безоговорочную победу сил отталкивания над силами притяжения.
Сорок лет назад периодическая таблица Менделеева заканчивалась 92-м химическим элементом — ураном. Более тяжелых элементов в природе не находили. На ядре урана круто обрывалась и линия стабильности.
Прорыв урановой границы совершил итальянский ученый Э. Ферми. Облучая ядра урана замедленными до тепловых скоростей нейтронами (то есть до скорости, соответствующей тепловому движению молекул при комнатной температуре), Э. Ферми получил первый трансурановый, девяносто третий, элемент — нептуний.
Один за другим семь новых типов ядер были вырваны физиками из небытия, семь новых химических элементов могли изучать химики. Как непрерывно растет площадь Голландии за счет земли, отвоеванной у моря, так удлиняется и таблица элементов за счет искусственно создаваемых новых ядер.
Работа по синтезу трансурановых элементов, вплоть до сотого, названного в честь Э. Ферми фермием, не была особенно затруднительной для физиков. Методика в принципе не отличалась от той, что использовал сам Э. Ферми. Экспериментаторы помещали тяжелые ядра в мощный поток нейтронов, например в ядерный реактор, и выжидали, пока время и бета-распад (распад одного ядерного нейтрона на протон, электрон и нейтрино) не сделают свое дело. И все шло отлично. Тяжелые ядра послушно глотали нейтроны, а после бета-распада исправно превращались в ядра элементов с атомным номером, на единицу большим.