Трехмерная структура соединения Na2He
Международная группа ученых из МФТИ, Сколтеха, Нанкинского университета и Университета Стоуни Брук под руководством Артема Оганова предсказала и смогла получить в лабораторных условиях стабильное соединение натрия с гелием - Na 2 He. Подобные соединения могут возникать в недрах Земли и других планет, в условиях очень высокого давления и температуры. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry , кратко о статье сообщает также пресс-релиз Университета Юты. Следует отметить, что предварительная версия работы была выложена авторами в виде препринта в 2013 году.
Гелий, как и неон, является наиболее химически инертным элементом в таблице Менделеева и практически не вступает в реакции из-за заполненной внешней электронной оболочки, высокого потенциала ионизации и нулевого сродства к электрону . Уже давно ученые пытаются найти его устойчивые соединения, например с фтором (HHeF и (HeO)(CsF)), хлором (HeCl) или литием (LiHe), однако такие вещества существуют ограниченное время. Стабильные соединения гелия существуют (это NeHe 2 и He@H 2 O), однако гелий там практически не влияет на электронную структуру и связан с другими атомами силами Ван-дер-Ваальса . Однако ситуация может измениться, если попытаться работать при высоких давлениях - в таких условиях благородные газы становятся более активными и образуют соединения, например оксиды с магнием (Mg-NG, где NG - Xe, Kr или Ar). Поэтому было решено поискать такие соединения с гелием.
Исследователи провели крупномасштабный поиск возможных стабильных соединений гелия с различными элементами (H, O, F, Na, K, Mg, Li, Rb, Cs и так далее) при помощи кода USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography), разработанного Огановым и его коллегами в 2004 году. Выяснилось, что только натрий образует устойчивое соединение с He при давлениях, доступных для лабораторных экспериментов. Тогда было решено поискать стабильное соединение системы Na-He с минимальной энтальпией образования (т.е. наиболее устойчивые) при разных давлениях. Расчеты показывают, что это будет соединение Na 2 He. Реакция образования этого вещества возможна при давлениях выше 160 ГПа, при этом она будет экзотермической, т.е. с выделением тепла. При давлениях ниже 50 ГПа соединение будет нестабильным.
Термодинамические характеристики системы Na-He при разных давлениях
Для проверки теоретических расчетов было решено попробовать получить предсказанное соединение при помощи алмазных наковален , нагреваемых лазерным излучением. В них загружались тонкие пластины из натрия, а все остальное пространство заполнялось газообразным гелием. Во время экспериментов ученые снимали Рамановские спектры , кроме того состояние системы контролировалось визуально и при помощи метода дифракции синхротронного рентгеновского излучения. Полученные данные затем сравнивались с предсказанными на основе расчетов.
Кристаллическая структура Na2He при 300 ГПа (a,b) и распределение электронной плотности в нем (c) нового родственника графена, две формы оксида алюминия, существующих при высоких давлениях, а также впервые «склеивание» слоев в сверхпроводнике, которое, как выяснилось, сопровождается потерей его сверхпроводящих свойств.
Александр Войтюк
МОСКВА, 6 фев - РИА Новости. Российские и зарубежные химики заявляют о возможности существования двух стабильных соединений самого "ксенофобского" элемента - гелия, и экспериментально подтвердили существования одного из них - гелида натрия, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Chemistry.
"Данное исследование демонстрирует, как совершенно неожиданные явления могут быть обнаружены с помощью самых современных теоретических и экспериментальных методов. Наша работа в очередной раз иллюстрирует, насколько мало на сегодняшний день мы знаем о влиянии экстремальных условий на химию, и роль таких явлений на процессы внутри планет ещё предстоит объяснить", — рассказывает Артем Оганов, профессор Сколтеха и Московского Физтеха в Долгопрудном.
Тайны благородных газов
Первичная материя Вселенной, возникшая через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва, состояла всего из трех элементов - водорода, гелия и следовых количеств лития. Гелий и сегодня является третьим по распространенности элементом мироздания, однако на Земле его встречается крайне мало, и запасы гелия на планете постоянно уменьшаются из-за того, что он улетучивается в космос.
Отличительной чертой гелия и других элементов восьмой группы таблицы Менделеева, которых ученые называют "благородными газами", является то, что они крайне неохотно - в случае ксенона и других тяжелых элементов - или в принципе, как неон, не способны вступать в химические реакции. Существует лишь несколько десятков соединений ксенона и криптона с фтором, кислородом и другими сильными окислителями, ноль соединений неона и одно соединение гелия, обнаруженное экспериментальным путем в 1925 году.
Это соединение, объединение протона и гелия, не является настоящим химическим соединением в строгом смысле этого слова - гелий в данном случае не участвует в образовании химических связей, хотя и влияет на поведение атомов водорода, лишенных электрона. Как раньше предполагали химики, "молекулы" этого вещества должны были встречаться в межзвездной среде, однако за последние 90 лет астрономы так и не обнаружили их. Возможной причиной этого является то, что данный ион крайне нестабилен и разрушается при контакте с почти любой другой молекулой.
Артем Оганов и его команда задумались, могут ли соединения гелия существовать при экзотических условиях, о которых земные химики задумываются крайне редко - при сверхвысоких давлениях и температурах. Оганов и его коллеги достаточно давно изучают подобную "экзотическую" химию и даже разработали специальный алгоритм для поиска веществ, существующих в таких условиях. При его помощи они обнаружили, что в недрах газовых гигантов и некоторых других планет может существовать экзотическая ортоугольная кислота, "невозможные" версии обычной поваренной соли, и ряд других соединений, "нарушающих" законы классической химии.
Используя эту же систему, USPEX, российские и зарубежные ученые обнаружили, что при сверхвысоких давлениях, превышающих атмосферное в 150 тысяч и миллион раз, существует сразу два стабильных соединения гелия - гелид натрия и оксигелид натрия. Первое соединение состоит из двух атомов натрия и одного атома гелия, а второе - из кислорода, гелия и двух атомов натрия.
Сверхвысокое давление заставило соль "нарушить" правила химии Американо-российские и европейские химики превратили обычную поваренную соль в химически "невозможное" соединение, молекулы которого организованы в экзотические структуры из разного числа атомов натрия и хлора.Атом на алмазной наковальне
И то, и другое давление можно легко получить при помощи современных алмазных наковален, что и сделали коллеги Оганова под руководством другого россиянина — Александра Гончарова из Геофизической лаборатории в Вашингтоне. Как показали его опыты, гелид натрия формируется при давлении примерно в 1,1 миллиона атмосфер и остается стабильным как минимум до 10 миллионов атмосфер.
Что интересно, гелид натрия похож по своей структуре и свойствам на соли фтора, "соседа" гелия по периодической таблице. Каждый атом гелия в этой "соли" окружен восьмью атомами натрия, подобно тому, как устроен фторид кальция или любая другая соль плавиковой кислоты. Электроны в Na2He "притянуты" к атомам так сильно, что это соединение, в отличие от натрия, является изолятором. Подобные структуры ученые называют ионными кристаллами, так как электроны занимают в них роль и место отрицательно заряженных ионов.
"Открытое нами соединение весьма необычно: хотя атомы гелия напрямую не участвуют в химической связи, их присутствие фундаментально меняет химические взаимодействия между атомами натрия, способствуя сильной локализации валентных электронов, что делает полученный материал изолятором", — поясняет Сяо Дун (Xiao Dong) из университета Нанканя в Тяньцзине (Китай).
Другое соединение — Na2HeO — оказалось стабильным в диапазоне давлений от 0,15 до 1,1 миллиона атмосфер. Вещество также является ионным кристаллом и имеет схожее с Na2He строение, только роль отрицательно заряженных ионов в них играют не электроны, а атомы кислорода.
Что интересно, все остальные щелочные металлы, обладающие более высокой реактивностью, гораздо менее охотно образуют соединения с гелием при давлениях, превышающих атмосферное не более чем в 10 миллионов раз.
Оганов и его коллеги связывают это с тем, что орбиты, по которым движутся электроны в атомах калия, рубидия и цезия, заметным образом меняются при повышении давления, чего с натрием, по пока не понятным причинам, не происходит. Как полагают ученые, гелид натрия и другие подобные вещества могут встречаться в ядрах некоторых планет, белых карликов и прочих звезд.
Молекула литий-гелия LiHe - одна из самых хрупких известных молекул. Её размер более, чем в десять раз, превосходит размер молекул воды.
Условное строение атомов гелия (слева) и лития (справа).
© The University of Birmingham
Как известно, нейтральные атомы и молекулы могут образовывать друг с другом более менее устойчивые связи тремя способами. Во-первых, при помощи ковалентных связей, когда два атома разделяют одну или несколько общих электронных пар. Ковалентные связи - самые сильные из трёх. Характерная энергия их разрыва равна обычно нескольким электрон-вольтам.
Заметно слабее ковалентных водородные связи. Это притяжение, возникающее между связанным атомом водородом и электроотрицательным атомом другой молекулы (обычно таким атомом является кислород или азот, реже фтор). Несмотря на то, что энергия водородных связей в сотни раз меньше, чем ковалентных, именно они во многом определяют физические свойства воды, а также играют важнейшую роль в органическом мире.
И наконец, самым слабым является так называемое ван-дер-ваальсовое взаимодействие. Иногда его также называют дисперсным. Оно возникает в результате диполь-дипольного взаимодействия двух атомов или молекул. При этом диполи могут как быть изначально свойственны молекулам (например, дипольный момент есть у воды), так и индуцироваться в результате взаимодействия.
Условная схема, поясняющая, как возникают дисперсионные силы.© The University of Akron
Характерная энергия ван-дер-ваальсовой связи - единицы кельвин (электрон-вольт, упоминавшийся выше, соответствует приблизительно 10 000 кельвин). Самой слабой из ван-дер-ваальсовых является связь между двумя индуцированными диполями. Если имеется два неполярных атома, то в результате теплового движения у каждого из них имеется некий осциллирующий случайным образом дипольный момент (электронная оболочка как бы немного дрожит относительно ядра). Эти моменты, взаимодействуя друг с другом, в результате преимущественно имеют такие ориентации, чтобы два атома начали притягиваться.
Наиболее инертным из всех атомов является гелий. Он не вступает в ковалентные связи ни с одним другим атомом. При этом и величина его поляризуемости очень мала, то есть и дисперсные связи ему образовывать сложно. Имеется, однако, одно важное обстоятельство. Электроны в атоме гелия настолько сильно связаны ядром, что его можно, не опасаясь возникновения отталкивающих сил, подносить очень близко к другим атомам - вплоть до расстояния порядка радиуса этого атома. Дисперсные же силы растут с уменьшением дистанции между атомами очень быстро - обратно пропорционально шестой степени расстояния!
Отсюда родилась идея: если сблизить два атома гелия друг с другом, то между ними всё-таки возникнет хрупкая ван-дер-ваальсова связь. Это, действительно удалось реализовать в середине 1990-х, хотя и потребовало значительных усилий. Энергия такой связи составляет всего 1 мК, и молекула He₂ была зарегистрирована в незначительных количествах в сверхохлаждённых струях гелия.
При этом свойства молекулы He₂ во многом уникальны и необычны. Так, например, её размер составляет... около 5 нм! Для сравнения, размер молекулы воды - около 0,1 нм. При этом минимум потенциальной энергии молекулы гелия приходится на значительно меньшее расстояние - около 0,2 нм - однако, большую часть времени - около 80% - атомы гелия в молекуле проводят в режиме туннелирования, то есть в области, где в рамках классической механики они находиться не могли бы.
Приблизительно так выглядит молекула гелия.Среднее расстояние между атомами намного превосходит их размеры.
© Institut für Kernphysik, J. W. Goethe Universität
Следующий по размерам после гелия атом - это литий, поэтому после получения молекулы гелия, естественным стало изучение возможности зафиксировать связь между гелием и литием. В 2013 году, наконец, учёным удалось сделать и это. У молекулы литий-гелия LiHe энергия связи повыше, чем у гелий-гелия - 34±36 мК, а расстояние между атомами наоборот поменьше - около 2,9 нм. Однако и в этой молекуле атомы большую часть времени находятся в классически запрещённых состояниях под энергетическим барьером. Интересно, что потенциальная яма для молекулы LiHe настолько мала, что она может существовать только в одном колебательном энергетическом состоянии, являющемся правда расщеплённым из-за спина атома ⁷Li дублетом. Её константа вращения же настолько велика (около 40 мК), что возбуждение вращательного спектра приводит к разрушению молекулы.
Потенциалы обсуждаемых молекул (сплошные кривые) и квадрат модуля волновых функций атомов в них (штриховые кривые). Отмечены также точки PM - минимум потенциала, OTP - внешняя точка разворота для низшего энергетического уровня, MIS - средневзвешенное расстояние между атомами.© Brett Esry/Kansas State University
Пока что полученные результаты интересны исключительно с фундаментальной точки зрения. Однако уже вызывают интерес для смежных областей науки. Так, гелиевые кластеры из многих частиц могут стать инструментом изучения эффектов запаздывания в вакууме Казимира. Изучение гелий-гелиевого взаимодействия важно и для квантовой химии, которая могла бы на этой системе тестировать свои модели. И, конечно, не вызывает сомнений, что учёные придумают и другие интересные и важные приложения для таких экстравагантных объектов как молекулы He₂ и LiHe.
Учёным удалось получить и зарегистрировать молекулу литий-гелия LiHe. Это одна из самых хрупких известных молекул. А её размер более, чем в десять раз, превосходит размер молекул воды.
Как известно, нейтральные атомы и молекулы могут образовывать друг с другом более менее устойчивые связи тремя способами. Во-первых, при помощи ковалентных связей, когда два атома разделяют одну или несколько общих электронных пар. Ковалентные связи - самые сильные из трёх. Характерная энергия их разрыва равна обычно нескольким электрон-вольтам.
Заметно слабее ковалентных водородные связи. Это притяжение, возникающее между связанным атомом водородом и электроотрицательным атомом другой молекулы (обычно таким атомом является кислород или азот, реже фтор). Несмотря на то, что энергия водородных связей в сотни раз меньше, чем ковалентных, именно они во многом определяют физические свойства воды, а также играют важнейшую роль в органическом мире.
И наконец, самым слабым является так называемое ван-дер-ваальсовое взаимодействие. Иногда его также называют дисперсным. Оно возникает в результате диполь-дипольного взаимодействия двух атомов или молекул. При этом диполи могут быть как изначально свойственны молекулам (например, дипольный момент есть у воды), так и индуцироваться в результате взаимодействия.
Характерная энергия ван-дер-ваальсовой связи - единицы кельвин (электрон-вольт, упоминавшийся выше, соответствует приблизительно 10 000 кельвин). Самой слабой из ван-дер-ваальсовых является связь между двумя индуцированными диполями. Если имеется два неполярных атома, то в результате теплового движения у каждого из них имеется некий осциллирующий случайным образом дипольный момент (электронная оболочка как бы немного дрожит относительно ядра). Эти моменты, взаимодействуя друг с другом, в результате преимущественно имеют такие ориентации, чтобы два атома начали притягиваться.
Наиболее инертным из всех атомов является гелий. Он не вступает в ковалентные связи ни с одним другим атомом. При этом и величина его поляризуемости очень мала, то есть и дисперсные связи ему образовывать сложно. Имеется, однако, одно важное обстоятельство. Электроны в атоме гелия настолько сильно связаны ядром, что его можно, не опасаясь возникновения отталкивающих сил, подносить очень близко к другим атомам - вплоть до расстояния порядка радиуса этого атома. Дисперсные же силы растут с уменьшением дистанции между атомами очень быстро - обратно пропорционально шестой степени расстояния!
Отсюда родилась идея: если сблизить два атома гелия друг с другом, то между ними всё-таки возникнет хрупкая ван-дер-ваальсова связь. Это, действительно удалось реализовать в середине 1990-х, хотя и потребовало значительных усилий. Энергия такой связи составляет всего 1 мК, и молекула He2 была зарегистрирована в незначительных количествах в сверхохлаждённых струях гелия.
При этом свойства молекулы He2 во многом уникальны и необычны. Так, например, её размер составляет… около 5 нм! Для сравнения, размер молекулы воды - около 0,1 нм. При этом минимум потенциальной энергии молекулы гелия приходится на значительно меньшее расстояние - около 0,2 нм - однако, большую часть времени - около 80% - атомы гелия в молекуле проводят в режиме туннелирования, то есть в области, где в рамках классической механики они находиться не могли бы.
Следующий по размерам после гелия атом - это литий, поэтому после получения молекулы гелия, естественным стало изучение возможности зафиксировать связь между гелием и литием. И вот, наконец, учёным удалось сделать и это . У молекулы литий-гелия LiHe энергия связи повыше, чем у гелий-гелия - 34±36 мК, а расстояние между атомами наоборот поменьше - около 2,9 нм. Однако и в этой молекуле атомы большую часть времени находятся в классически запрещённых состояниях под энергетическим барьером. Интересно, что потенциальная яма для молекулы LiHe настолько мала, что она может существовать только в одном колебательном энергетическом состоянии, являющемся правда расщеплённым из-за спина атома 7Li дублетом. Её константа вращения же настолько велика (около 40 мК), что возбуждение вращательного спектра приводит к разрушению молекулы.
Brett Esry/Kansas State University
Пока что полученные результаты интересны исключительно с фундаментальной точки зрения. Однако уже вызывают интерес для смежных областей науки. Так, гелиевые кластеры из многих частиц могут стать инструментом изучения эффектов запаздывания в вакууме Казимира. Изучение гелий-гелиевого взаимодействия важно и для квантовой химии, которая могла бы на этой системе тестировать свои модели. И, конечно, не вызывает сомнений, что учёные придумают и другие интересные и важные приложения для таких экстравагантных объектов как молекулы He2 и LiHe.
Возможно, вы слышали фразу «вы созданы из звездной пыли» — и это правда. Многие из частиц, составляющих ваше тело, и мир вокруг вас, были образованы внутри звезд миллиарды лет назад. Но есть некоторые материалы, которые сформировались в самом начале, после рождения Вселенной.
Некоторые астрономы считают, что они появились всего через несколько минут после Большого Взрыва. Самые распространенные элементы во Вселенной это водород и гелий, и очень малое количество такого химического вещества как литий.
Астрономы могут с небольшой точностью определить, сколько лития было в молодой Вселенной. Для этого нужно исследовать самые старые звезды. Но полученные результаты не совпадают – в старых звездах оказалось в 3 раза меньше лития, чем ожидалось обнаружить! Причина этой загадки пока неизвестна.
Давайте разберемся подробнее …
Строго говоря, при нынешнем уровне наших наблюдений ошибки быть не должно: лития очень мало. Ситуация однозначно намекает на какую-то новую физику, неизвестный нам процесс, имевший место сразу после Большого взрыва .
Самое свежее исследование на эту тему затронуло наименее изменившиеся после Большого взрыва регионы - атмосферы старых звёзд, находящихся на периферии Млечного Пути. Поскольку они изолированы от ядра, где литий может нарабатываться, вероятность позднего загрязнения, влияющего на результаты, должна быть крайне мала. В их атмосферах лития-7 обнаружено всего около трети от уровня, предсказанного моделированием. Причины? Одно из предложенных объяснений: он утонул. Литий из атмосферы звёзд просто начал тонуть в веществе светил, постепенно добираясь до их недр. Поэтому его и не видно в их атмосферах.
Кристофер Хок из Университета Нотр-Дам (Индиана, США) вместе с коллегами взялся проверить результаты на основе данных поМалому Магелланову Облаку , галактике-спутнику Млечного Пути. А чтобы избавить данные от эффекта «погружения лития» и прочих влияний местных звёздных процессов, исследователи проанализировали содержимое межзвёздного газа в этой карликовой галактике, предполагая, что уж он-то должен гордиться своим литием: ему здесь просто не в чем тонуть.
Используя наблюдения Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории, астрономы обнаружили там именно столько лития, сколько предсказывала модель Большого взрыва, о чём было поведано в журнале Nature . Но и это, увы, не слишком помогло в решении вопроса. Дело в том, что литий постоянно образуется во Вселенной в ходе естественных процессов, а сверхновые взрывами равномерно разносят его по Метагалактике, подобно всем остальным наработанным в недрах элементам. Новые результаты, по словам Кристофера Хока, лишь усугубили литиевую загадку: «Говорить о решении этой проблемы можно только в том случае, если со времён Большого взрыва никаких изменений в количестве имеющегося лития не происходило». И то только в масштабах Малого Магелланова Облака!
Самое главное: очень трудно представить себе, что за 12–13 млрд лет термоядерного синтеза, создавшего те самые тяжёлые элементы, которые делают возможной жизнь на Земле, литий почему-то не вырабатывался. По крайней мере наши сегодняшние представления о термоядерном нуклеосинтезе не позволяют выдвинуть такую гипотезу.
Хуже того, новая работа Мигеля Пато из Мюнхенского технического университета (Германия) и Фабио Йокко (Fabio Iocco) изСтокгольмского университета (Швеция) показала, что не только сверхмассивные чёрные дыры в ядрах галактик, но и самые обычные (и более многочисленные) ЧД звёздного происхождения должны генерировать литий в своих аккреционных дисках , причём весьма интенсивно.
Теперь же получается, что практически каждый микроквазар (попросту система ЧД - аккреционный диск) должен создавать литий. А ведь теоретически их должно быть намного больше, чем СМЧД, отмечает Мигель Пато.
Словом, ясности в этом вопросе пока нет. Кристофер Хок, к примеру, предполагает, что сразу после Большого взрыва во Вселенной могли идти какие-то экзотические с физической точки зрения реакции, в которых участвовали частицы тёмной материи, и они подавляли образование лития. Это могло бы объяснить то, что в Малом Магеллановом Облаке лития оказалось больше, чем в нашей Галактике: карликовые галактики, к которым относится ММО, должны были менее активно притягивать тёмную материю в ранней Вселенной. А значит, и эти гипотетические реакции меньше влияли на концентрацию лития в них. Проверить эту идею г-н Хок намерен при помощи более углубленного изучения Малого Магелланова Облака…
До сих пор мы могли искать литий только в ближайших к нам звездах нашей Галактики. И вот группа астрономов смогла определить уровень содержания лития в звездном скоплении за пределами нашей Галактики.
У звёздного скопления Мессье 54 есть секрет — оно не принадлежит Млечному Пути, и является частью спутниковой галактики – карликовой эллиптической галактики в Стрельце. Такое расположение скопления позволило ученым проверить так же ли мало содержания лития в звездах, находящихся за пределами Млечного Пути.
В окрестностях Млечного Пути находится более 150 шарообразных звездных скоплений, которые состоят из сотен тысяч древних звезд. Одно из таких скоплений, наряду с другими в созвездии Стрельца, было обнаружено в конце 18 века французским ученым «охотником за кометами» Чарльзом Мессье, и носит его имя Мессье 54.
Более двух столетий ученые ошибочно полагали, что М54 является таким же скоплением, как все остальные во Млечном Пути, но в 1994 году было обнаружено, что это звездное скопление относится к другой галактике – карликовой эллиптической галактике в Стрельце. Было также установлено, что этот объект находится на расстоянии 90 000 световых лет от Земли, а это более чем в три раза больше, чем расстояние между Солнцем и центром галактики.
В данный момент астрономы наблюдают за М54 с помощью телескопа VLT Survey, пытаясь решить один из самых загадочных вопросов современной астрономии, касающийся наличия лития в звездах.
На этом снимке Вы видите не только сам кластер, но и очень густой передний план, состоящий из звёзд Млечного Пути. Фото ESO.
Раньше астрономы имели возможность определить содержание лития только в звездах Млечного Пути. Однако, теперь исследовательская команда под руководством Алессио Муккиарелли (Alessio Mucciarelli) из Болонского Университета использовали VLT Survey для того, чтобы измерить содержание лития во внегалактическом звёздном скоплении М54. Исследование показало, что количество лития в старых звёздах М54 не отличается от звёзд Млечного Пути. Поэтому, куда бы не пропал литий, Млечный Путь здесь совершенно не причем.
металлический литий
Литий — самый лёгкий металл, в 5 раз легче алюминия. Свое название литий получил из-за того, что был обнаружен в «камнях» (греч. λίθος - камень). Название было предложено Берцелиусом. Это один из трёх элементов (помимо водорода и гелия), который образовался в эпоху первичного нуклеосинтеза после Большого Взрыва, ещё до рождения звёзд. С тех пор его концентрация во Вселенной практически не меняется.
Литий по праву можно назвать важнейшим элементом современной цивилизации и развития технологий. В прошлом и позапрошлом веках критериями развития индустриальной и экономической мощи государств были показатели производства важнейших кислот и металлов, воды и энергоносителей. В 21-м веке литий прочно и надолго вошел в список таких показателей. Сегодня литий имеет исключительно важное экономическое и стратегическое значение в развитых индустриальных странах.
Изучая новую звезду Nova Delphini 2013 (V339 Del), астрономы смогли обнаружить химического предшественника лития, произведя таким образом первые прямые наблюдения процессов образования третьего по счету элемента периодической таблицы - которые прежде предполагались лишь теоретически.
«До сих пор у ученых не было прямых подтверждений наблюдениями образования лития в новых звездах, однако после проведения нашего исследования, мы можем утверждать, что такие процессы имеют место», - сказал главный автор новой научной работы Акито Таитсу из Национальной обсерватории Японии.
Взрывы новых звезд происходят, когда в тесной двойной звездной системе материя перетекает от одной из составляющих её звезд на поверхность звезды-компаньона - белого карлика. Неконтролируемая термоядерная реакция вызывает резкий всплеск светимости звезды, что, в свою очередь, приводит к образованию более тяжелых, чем водород и гелий, элементов, присутствующих в значительных количествах внутри большинства звезд Вселенной.
Одним из химических элементов, образующихся в результате такого взрыва, является широко распространенный изотоп лития Li-7. В то время как большая часть тяжелых химических элементов формируется в ядрах звезд и во взрывах сверхновых, Li-7 является слишком хрупким элементом, не выдерживающим высокие температуры, поддерживающиеся в большинстве звездных ядер.
Некоторая часть лития, присутствующая во Вселенной, образовалась в результате Большого Взрыва. Кроме того, некоторые количества лития могли образоваться в результате взаимодействия космических лучей с звездами и межзвездным веществом. Однако эти процессы не объясняют слишком больших количеств лития, присутствующих во Вселенной на сегодняшний день.
В 1950-е гг. ученые предположили, что литий во Вселенной может образовываться из изотопа бериллия Be-7, который формируется у поверхности звезд и может быть перенесен в космическое пространство, где снижается воздействие высоких температур на материал, и вновь образующийся литий остается в стабильном состоянии. Однако до сегодняшнего дня наблюдения с Земли лития, образовавшегося близ поверхности звезды, представляли собой довольно трудную задачу.
Таитсу и его команда использовали для своих наблюдений телескоп Subaru, расположенный на Гаваях. За время наблюдений команда отчетливо зафиксировала, как нуклид Be-7, имеющий период полураспада 53 дня, превращался в Li-7.
