Переплыть пролив нестабильности, или немного о синтезе сверхтяжелых элементов

[the_blasted_one]

Иногда недосып включает фантазию. На фестивале науки появилась идея: использовать тритий для повышения доли нейтронов в ядре и устраивать столкновения достаточно часто, чтобы ядра-мишени набирали вес и не успевали распадаться. Звучит дико, требует многих столкновений в секунду, но можно ли справиться с удержанием и теплоотводом в микромасштабе?

Comments

[the_blasted_one]

Ионные пучки умеют фокусировать электростатическими линзами в единицы нанометров, и на этом основана замечательная технология focused ion beam. Такими пучками можно буквально фрезеровать алмазные шестеренки с нанометровым разрешением) Но там гораздо меньше и токи, и энергии. Поднять энергию вроде как не трудно, десяток МэВ - это даже еще не синхротрон и не циклотрон, а хороший Ван-Де-Грааф и электростатика. С токами сложнее. Разгонный генератор легко потянет, источник - не факт. Тут похоже на классическую оптику, для фокуса в столько-то нанометров нужен источник ионов с не большей расходимостью, а имеющиеся не очень дружат с большими токами. Галлиевый вряд ли, плазменный с лазерным охлаждением ионов (для уменьшения их разброса по боковым скоростям и энергиям) - наверное, допилить можно. Еще может помешать объемный заряд на подлете к фокусу, но тут конический пучок тоже спасает. В мишени экранируют электроны металла, над ней ширина пучка еще достаточно большая. На десятках микрометров объемный заряд - точно не проблема. В общем, подвохи есть, но кирпичей не вижу)

Вряд ли они там сконденсируются, хотя про прилегающие объемы думать надо, да) Если плавление выходит за пределы фокуса, эффективность снижается. В идеале пузырь плавления с T > 3800 К должен быть не шире самого фокуса. Но в стенках доза тоже будет огого. Ничто не устоит на месте, для МэВных тритонов и вольфрам с Tпл 3800 К и сиборгий с Tпл 5500 К все одно как для финки кусочек натрия) Каждый атом при попадании отскакивает на десятки нанометров в рандомном направлении. Размер фокуса должен быть как раз не меньше, чем суммарный набег диффузии за все время синтеза - тогда и потери наружу будут не кардинальными, и внутри все перемешается как надо.

Вольфрам хорош тем, что у него впереди еще два элемента с Tпл за 3000 по цельсию, а после них еще иридий и платина - тоже солидные металлы) При таких температурах все будет рекристаллизовываться, соответственно поотдаль от фокуса и структурная прочность, и теплопроводность сохранятся. Успеют ли рекристаллизоваться частично трансмутированные области, где тоже будет под 3000 К - вопрос, но думаю, в какой-то мере да. Если один удар в 10 секунд, то доза аморфизации будет накапливаться этак за миллисекунду, а рекристаллизация на таких масштабах и при таких температурах - это те же миллисекунды или даже быстрее. У меня были опасения, что пучок просто выпнет все продукты вниз в расфокус, поскольку отдача обычно направлена вниз. И действительно, там микронные набеги получаются. Но с этим может справиться плавление в фокусе и чуть вокруг него - тогда все будет перемешиваться.

Проскочим, если у них даже уже открытые изотопы живут миллисекунды, то более тяжелые - уж не меньше единиц секунд. ТЗ на одно столкновение в секунду - это хороший запас. ИРЛ, вероятно, раз в десяток секунд или даже полминуты - уже достаточно будет, чтобы отэксплорить весь первый остров. А вся фишка трития - чтобы заходить по нейтронно-избыточному краю, это фактически косплей r-процесса в сверхновых и слияниях нейтронных звезд. Только там в дикой природе температуры такие, что и сами СТЭ на куски разбивают, поэтому во флеровий в космолучах я не верю... А здесь можно ставить энергию пучка сколь угодно аккуратную)