Введение

Альберт Гиорсо (15 июля 1915 – 26 декабря 2010) – американский ученый в области ядерной физики и сооткрыватель рекордных 12 химических элементов в периодической таблице. Его исследовательская карьера продолжалась шесть десятилетий, с начала 1940-х до конца 1990-х годов.

Ранние годы

Гьорсо родился в Вальехо, Калифорния, 15 июля 1915 года в семье итальянского и испанского происхождения. Он вырос в Аламеде, Калифорния. Живя рядом с международным аэропортом Окленда, он увлекся самолетами, авиацией и другими технологиями. После окончания средней школы он сконструировал радиоаппаратуру и приобрел известность благодаря установлению радиосвязи на большем расстоянии, чем у военных. В 1937 году он получил степень бакалавра электротехники в Калифорнийском университете в Беркли. Гьорсо вырос в глубоко верующей христианской семье, но позже отошел от религии и стал атеистом. Тем не менее, он продолжал придерживаться христианских моральных принципов.

Военные исследования

В начале 1940-х годов Сиборг переехал в Чикаго для работы над Манхэттенским проектом. Он пригласил Гиорсо присоединиться к нему, и следующие четыре года Гиорсо разрабатывал высокочувствительные приборы для регистрации излучения, связанного с радиоактивным распадом, включая спонтанное деление. Одним из значительных достижений Гиорсо стал 48-канальный анализатор высоты импульсов, позволивший ему определять энергию и, следовательно, источник излучения. В этот период они открыли два новых элемента (95, америций и 96, курий), однако публикация результатов была отложена до окончания войны.

Новые элементы

После войны Сиборг и Гиорсо вернулись в Беркли, где они и их коллеги использовали 60-дюймовый циклотрон Крокера для получения элементов с возрастающим атомным номером, бомбардируя экзотические мишени ионами гелия. В экспериментах, проведенных в 1949–1950 годах, они синтезировали и идентифицировали элементы 97 (беркелий) и 98 (калифорний). В 1953 году, в сотрудничестве с лабораторией Аргонн, Гиорсо и его коллеги обнаружили элементы 99 (эйнштейний) и 100 (фермий), идентифицированные по их характерному излучению в пыли, собранной самолетами после первого термоядерного взрыва (испытание «Майк»). В 1955 году группа использовала циклотрон для получения 17 атомов элемента 101 (менделевий), первого нового элемента, обнаруженного по атомам в отдельности. Разработанная Гиорсо техника отката оказалась решающей для получения идентифицируемого сигнала от отдельных атомов нового элемента. В середине 1950-х годов стало очевидно, что для дальнейшего расширения периодической таблицы потребуется новый ускоритель, и был построен линейный ускоритель тяжелых ионов Беркли (HILAC) под руководством Гиорсо. На этой установке были открыты элементы 102–106 (102, нобелий; 103, лоуренсий; 104, рутерфордий; 105, дубний и 106, сиборгий), каждый из которых был получен и идентифицирован на основе всего нескольких атомов. Открытие каждого последующего элемента стало возможным благодаря разработке инновационных методов роботизированной обработки мишеней, быстрой химии, эффективных детекторов излучения и компьютерной обработки данных. Модернизация HILAC в 1972 году до суперHILAC обеспечила получение ионных пучков большей интенсивности, что было необходимо для получения достаточного количества новых атомов для обнаружения элемента 106. С увеличением атомного номера экспериментальные трудности получения и идентификации новых элементов значительно возрастают. В 1970-х и 1980-х годах финансирование исследований новых элементов в Беркли сокращалось, однако лаборатория GSI в Дармштадте (Германия) под руководством Питера Армбрустера и располагая значительными ресурсами, смогла получить и идентифицировать элементы 107–109 (107, борий; 108, гассий и 109, мейтнерий). В начале 1990-х годов группы из Беркли и Дармштадта предприняли совместную попытку синтезировать элемент 110. Эксперименты в Беркли не увенчались успехом, но в конечном итоге элементы 110–112 (110, дармштадтий; 111, рентгений и 112, коперниций) были идентифицированы в лаборатории Дармштадта. Последующие работы в лаборатории ОИЯИ в Дубне, возглавляемые Юрием Оганесяном и российско-американской командой ученых, привели к успешной идентификации элементов 113–118 (113, нихоний; 114, флеровий; 115, московий; 116, ливерморий; 117, теннессин и 118, оганесон), завершив тем самым 7-й период таблицы Менделеева.

Изобретения

Гиорсо изобрел множество методов и машин для изоляции и идентификации тяжелых элементов по одному атому. Ему обычно приписывают внедрение многоканального анализатора и метода рекоила для выделения продуктов реакции, хотя оба эти достижения являлись значительным развитием ранее известных концепций. Его идея нового типа ускорителя, Омнитрона, признана выдающимся прорывом, который, вероятно, позволил бы лаборатории Беркли открыть множество новых элементов, но машина так и не была построена, став жертвой меняющейся политической ситуации в США в 1970-х годах, которая снизила приоритет фундаментальных ядерных исследований и значительно расширила исследования в области экологии, здравоохранения и безопасности. Отчасти из-за того, что Омнитрон так и не был создан, Гиорсо (вместе с коллегами Бобом Мэйном и другими) предложил объединить HILAC и Bevatron, назвав новую установку Bevalac. Эта громоздкая конструкция, расположенная на крутом склоне в Rad Lab, обеспечивала получение тяжелых ионов с энергией в ГэВ, что позволило развить два новых направления исследований: "ядерную физику высоких энергий", подразумевающую, что составное ядро достаточно горячее для проявления коллективных динамических эффектов, и терапию тяжелыми ионами, при которой высокоэнергетические ионы используются для облучения опухолей у онкологических больных. Оба этих направления получили широкое развитие в лабораториях и клиниках по всему миру.

Поздние годы

В последние годы жизни Гиорсо продолжал исследования в области сверхтяжелых элементов, термоядерной энергии и новых источников электронных лучей. Он являлся неподписавшимся соавтором экспериментов 1999 года, предоставивших свидетельства существования элементов 116 и 118, которые впоследствии оказались результатом научного мошенничества, совершенного первым автором, Виктором Ниновым. Кроме того, он проявлял кратковременный интерес к эксперименту Уильяма Фэрбанка из Стэнфорда по поиску свободных кварков, к открытию элемента 43 и к электронному дисковому ускорителю, среди прочих исследований.