Ксалион — гипотетический трансактинидный элемент¶

Ксалион — гипотетический химический элемент с атомным номером 126, относящийся к группе трансактинидов (суперактинидов) — элементов, расположенных в периодической таблице за пределами актинидного ряда. Название «ксалион» не является официально утверждённым ИЮПАК (Международным союзом теоретической и прикладной химии) и используется преимущественно в научно-популярной литературе, футурологических публикациях и художественных произведениях для обозначения сверхтяжёлого элемента, следующего после гипотетического унбипентия (элемент 125). В официальной номенклатуре для ещё не синтезированных элементов применяется систематическое временное название — унбигексий (Ubh).

¶Положение в периодической таблице

В расширенной периодической таблице, учитывающей предсказанную теорией оболочечной модели структуру электронных уровней, элемент 126 относят к суперактинидам — гипотетическому четвёртому ряду f-блока, следующему за актинидами. Согласно расчётам на основе уравнения Дирака — Фока, электронная конфигурация ксалиона может включать заполняющиеся 5g- и 6f-орбитали, что делает его формальным аналогом плутония в гипотетическом ряду суперактинидов.

Предполагаемое место элемента 126 — восьмой период, блок g. Однако строгая периодическая закономерность для столь тяжёлых ядер нарушается из-за релятивистских эффектов: скорость электронов на внутренних оболочках становится сравнимой со скоростью света, что приводит к сжатию s- и p-орбиталей и расщеплению уровней. Поэтому предсказать химические свойства ксалиона с высокой точностью невозможно.

¶Физические предпосылки существования

Ключевой вопрос — устойчивость ядра с 126 протонами. В 1960-х годах физики выдвинули гипотезу «острова стабильности» — области на карте нуклидов, где сверхтяжёлые ядра могут иметь относительно большие периоды полураспада благодаря заполненным ядерным оболочкам. Магическими числами для протонов считаются 114, 120, 126; для нейтронов — 184. Наиболее вероятным кандидатом на «двойную магию» называют изотоп с 126 протонами и 184 нейтронами, то есть ядро с массовым числом около 310.

Расчёты разных научных групп дают противоречивые результаты. Часть моделей предсказывает для элемента 126 период полураспада от микросекунд до нескольких секунд; другие — полное отсутствие барьера деления, что означало бы мгновенный распад. Экспериментально элемент 126 пока не получен: синтез ядер с Z > 118 требует слияния тяжёлых ионов с крайне низкой вероятностью события, а существующие ускорители (например, в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне) пока не обеспечивают необходимой чувствительности для регистрации единичных актов.

¶Способы гипотетического синтеза

Обсуждаются два основных подхода к получению элемента 126:

• Реакции «горячего» слияния — бомбардировка мишени из актинидных элементов (например, кюрия или калифорния) лёгкими ионами. Вероятность образования составного ядра падает с ростом атомного номера.
• Реакции с радиоактивными пучками — использование пучков изотопов с большим избытком нейтронов, что теоретически позволяет приблизиться к нейтронному магическому числу 184.

Ни один из методов пока не привёл к успеху. Оценки необходимого времени облучения исчисляются годами непрерывной работы ускорителя при условии, что сечение реакции хотя бы на несколько порядков превышает современные пределы чувствительности.

¶Название и культурный контекст

Термин «ксалион» не встречается в официальных документах ИЮПАК. Его происхождение связывают с научно-популярными публикациями и произведениями массовой культуры, где авторы используют звучные искусственные названия для обозначения сверхтяжёлых элементов. В отличие от реально синтезированных элементов (нихоний, московий, оганесон), получивших официальные имена после экспериментального подтверждения, «ксалион» остаётся спекулятивным обозначением.

В научной среде для элемента 126 принято временное систематическое название «унбигексий» (от латинских корней un-, bi-, hex- — «один, два, шесть»), образованное по правилам ИЮПАК. Оно используется в расчётных работах и обзорах по сверхтяжёлым элементам.

¶Научное значение

Изучение гипотетических сверхтяжёлых элементов, включая элемент 126, важно для проверки ядерных моделей в экстремальных условиях — при больших значениях Z и отношения кулоновской энергии к энергии поверхностного натяжения. Если «остров стабильности» существует, это изменит представления о пределах существования атомных ядер и позволит синтезировать элементы с ещё большими номерами. Если же барьер деления для Z = 126 отсутствует, это станет важным ограничением для теорий ядерных оболочек.

Кроме того, химия суперактинидов представляет теоретический интерес: релятивистские эффекты могут привести к аномальным валентностям и необычным типам связи, не встречающимся у лёгких аналогов. Однако проверить эти предсказания можно будет только после получения хотя бы нескольких атомов элемента.

¶Статус на текущий момент

По состоянию на 2020-е годы элемент 126 не синтезирован, его существование не подтверждено экспериментально. Работы по синтезу элементов 119 и 120 продолжаются в лабораториях России, США, Германии и Японии; продвижение к Z = 126 рассматривается как долгосрочная перспектива, зависящая от развития ускорительной техники и методов регистрации редких событий. Название «ксалион» в официальной науке не используется и носит неформальный характер.