تاریخ کشف کورچاتوویوم

شاید کشف این عنصر بزرگترین دستاورد دانشمندان شوروی در زمینه‌ی سنتزهای هسته‌ای است. عنصر مزبور به افتخار کورچاتوف (1)، که سرپرست برنامه‌ی اتمی در شوروی بود، نامگذاری شد.
در سال 1957، دانشمندان آزمایشگاه واکنشهای هسته‌ای دوبنا ابتدا کوشیدند عنصر 104 را سنتز کنند. آنان هدفی از پلوتونیوم 242 را با یونهای شتابدار نئون 22 بمباران کردند:

این واکنش هسته‌ای پیش‌بینی شده بود. ولی دانشمندان تنها شکافت خود به خودی را با زمان نیمه عمر بسیار کوتاه معادل 14 هزارم ثانیه مشاهده کردند. بزودی معلوم شد که عنصر 104 ابداً در این نمونه وجود ندارد. فعالیت مزبور ناشی از شکافت عنصر مشهور آمریسیوم بود، اگرچه سرعت آن به شکلی غیرعادی زیاد بود. در نتیجه‌ی این پژوهش پدیده‌ی فیزیکی جدیدی کشف گردید.
مشکل اصلی آزمایش آشکار ساختن آثار منفرد تشکیل هسته‌ی کورچاتوویوم بود. تصمیم بر آن شد که این کار را با آشکار ساختن اجزای شکافت خود به ‌خود هسته‌ها انجام شود، چه این نوع واکنش رادیوآکتیو برای عنصر 104 ضروری بود. نوع خاصی از شیشه (جالب است که بدانید به عنوان اورانیوم 104 شناخته می‌شود) برای آشکار ساختن اجزای شکافت، که اثراتی (حفره‌هایی) به سهتی قابل تشخیص در آن باقی می‌گذاردند، به کار گرفته شد. پس از انجام عملیات شیمیایی روی صفحات شیشه‌ای، امکان دیدن حفره‌ها در زیر میکروسکوپ وجود داشت. تحت این شرایط، اثرات سایر تشعشات رادیوآکتیو قابل صرف‌نظر بود.
کار روی سنتز عنصر 104 در سال 1964 از سرگرفته شد. هدفی از پلوتونیوم به مدت 40 ساعت با یونهای نئون بمباران گردید. تسمه‌ی خاصی، هسته‌های سنتز شده را به صفحات شیشه‌ای منتقل می‌کرد. زمانی که بمباران قطع می‌شد صفحات شیشه‌ای تحت تأثیر تغییرات شیمیایی قرار می‌گرفتند. پس از چند ساعت، کاوشهای میکروسکوپی شش اثر را آشکار ساخت. زمان نیمه عمر از روی موقعیتهای این شش اثر روی صفحات شیشه‌ای محاسبه شد زمان نیمه عمر بین 0/1 تا 0/5 ثانیه تغییر می‌کرد،‌که زمان نیمه عمر معدل (متوسط) 0/3 بود. فقط چند سال بعد ایزوتوپهای کورچاتوویوم که دارای عمر طولانیتر بودند تهیه شد (اگرچه کلمه‌ی «طولانی» بسختی در این مورد می‌تواند گویا و مناسب باشد). سرگروه واقعی این ایزوتوپها، ایزوتوپ 261104 (با زمان نیمه عمر 1 دقیقه) بود.
اما خواص شیمیایی کورچاتوویوم با ایزوتوپی از این عنصر، که عدد جرمی آن 260 و زمان نیمه عمر آن 0/3 ثانیه بود، در دوبنا مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. ظاهراً به دست آمدن هرگونه مشخصه‌ای در مورد ماهیت شیمیایی عنصر جدید در چنین نیمه عمر کوتاهی غیر محتمل به نظر می‌رسد. اما این کار انجام شد.
روش زیر در تجزیه‌ی شیمیایی عنصر 104 به کار گرفته شد. اتمهای پس‌‌زده، پس از ترک هدف، جذب جریانی از نیتروژن می‌شوند و در آن از حرکت باز می‌ایستند. پس از این مرحله اتمهای پس زده تحت اثر کلر قرار می‌گیرند. ترکیبات کورچاتوویوم با کلر را بسادگی می‌توان از صافی مخصوصی عبور داد در حالی که کلریدهای آکتینیدها جذب فیلتر می‌شوند. اگر کورچاتوویوم یک آکتینید بود، به وسیله‌ی صافی جذب می‌شد. اما، طبق نتایج حاصل، عنصر 104 از نظر شیمیایی مشابه با هافینوم بود.
با این روش بود که خواص اتمهای منفرد مورد مطالعه قرار گرفت. این روش برای تجزیه‌ی عناصر 102 و 103 نیز به کار گرفته شد، اما در مورد آنها مسلم شد که آکتینید هستند. روش مزبور به نام کروماتوگرافی حرارتی پیش‌رونده‌ی کلرید فرار فلزات در دسته شعاعهای سیکلوترون شناخته می‌شود. این روش توسط گروهی به سرپرستی دانشمند چکسلواکی، زوارا (2)، که یکی از همکاران فلروف بود، تکامل و توسعه یافت.
مجادله‌ی تقدم در مورد عنصر 104 نیز وجود دارد. فیزیکدانان امریکایی ادعا کرده‌اند که کشف این عنصر نیز توسط آنها انجام گرفته است اگر چه ادعای آنها در این زمینه به نظر دور از حقیقت می‌آید.

پی‌نوشت‌:

1. Kurchatov.
2. Zvara.

منبع مقاله :
تریفونوف، دیمیتری نیکولایویچ؛ تریفونوف، ولادیمیر؛ (1390)، تاریخچه‌ی کشف عناصر شیمیایی، برگردان: عبدالله زرافشان، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ چهارم