Расчетные и экспериментальные характеристики нового газонаполненного сепаратора DGFRS-2 и моделирование ионной оптики газонаполненного сверхпроводящего соленоида GASSOL тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Соловьев Дмитрий Игоревич

• Соловьев Дмитрий Игоревич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Соловьев Дмитрий Игоревич

Введение

1. Экспериментальное определение характеристик DGFRS-2

1.1. Принцип работы газонаполненных сепараторов

1.2 Конструкция сепаратора DGFRS-2

1.2.1 Мишень

1.2.2 Газовая система

1.2.3. Стоппер пучка

1.2.4 Детекторная система

1.2.5 Система набора данных

1.3. Результаты экспериментов

1.3.1 Калибровка детекторов

1.3.2 Определение оптимальных значений токов в квадруполях

1.3.3 Определение оптимального давления газа

1.3.4 Определение дисперсии сепаратора

1.3.5 Измерение заряда

1.3.6 Определение трансмиссии сепаратора

1.3.7 Оценка подавления фона

2. Создание расчетной модели DGFRS-2

2.1 Процесс испарения

2.2 Многократное рассеяние

2.3 Энергетические потери

2.4 Процесс перезарядки

2.5 Движение в магнитном поле

3. Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными

4. Моделирование ионной оптики сверхпроводящего соленоида ОЛББОЬ

4.1 Принцип работы GASSOL

4.2. Выбор конфигурации ОЛББОЬ

4.3. Системы сепарации

4.4. Результаты моделирования траекторий СТЭ

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Расчетные и экспериментальные характеристики нового газонаполненного сепаратора DGFRS-2 и моделирование ионной оптики газонаполненного сверхпроводящего соленоида GASSOL»

Введение

После открытия деления урана нейтронами [1] и разработки капельной модели ядра [2] было впервые описано спонтанное деление ядра. Согласно теории, мгновенному самопроизвольному делению ядер мешает наличие барьера деления высотой, например, порядка 6 МэВ для урана. Свойства первых искусственных элементов с Z > 92 хорошо согласовывались с данной теорией, однако, ситуация изменилась в 1962 году [3,4] после наблюдения спонтанного деления 242Am из неосновного сильно деформированного состояния с периодом полураспада Tsf ~ 0.014 с, в то время как для основного состояния этого изотопа с Т1/2 =16 ч (электронный захват и в- распад) спонтанное деление не обнаружено, TSF > 3*1012 лет. В дальнейшем подобный эффект был обнаружен у более чем 30 ядер с Z > 92

[5].

Изомерия формы ядра не согласовывалась с капельной моделью, основанной на представлении ядра в виде жидкой бесструктурной капли. Изучение спонтанно делящихся изомеров сильно способствовало развитию макромикроскопической теории ядра [6], которая объяснила множество экспериментальных фактов: двугорбый барьер деления актинидов, сильное изменение в вероятности спонтанного деления при малом изменении массы ядра, высокий барьер деления дважды магических ядер, спонтанное деление изомеров и т.д.

Расчет по макромикроскопической модели потенциальной энергии еще не открытых сверхтяжелых ядер привел к неожиданным предсказаниям. Результаты показали, что у изотопа с Z = 114 и N = 184 возникает сильный оболочечный эффект, схожий с эффектом у сферического 208Pb (Z = 82 и N = 126) [7-12]. Из-за наличия новой сферической оболочки возникает обширная область неисследованных сверхтяжёлых изотопов. Расчеты предсказывают, что наиболее стабильные изотопы в центре данного «острова» могут иметь времена полураспада более сотни лет.

С 1998 года в ЛЯР ОИЯИ на газонаполненном сепараторе DGFRS (Dubna Gas-Filled Recoil Separator) проводятся эксперименты по синтезу сверхтяжёлых ядер (СТЯ) [13,14]. В реакциях полного слияния 48Са с 242,244Pu и 245,248Cm в серии экспериментов, проведенных в 1999 - 2005 годах, были открыты элементы с Z = 114 (Fl) и Z= 116 (Lv) [15, 16]. Часть экспериментов в дальнейшем была повторена на сепараторах SHIP [17], BGS [18], TASCA [19] и GARIS [20]. Наиболее тяжелый элемент с Z = 118 (Og) был зарегистрирован в 2002, 2005 и в 2012 годах [21,22]. В 2003 г. были проведены эксперименты по синтезу элементов с нечетным Z = 113 (Nh) и Z = 115 (Mc) в реакции 243Am + 48Ca [23], которые были затем продолжены в 2010-2012 годах [24]. Позже, в 2009-2012 гг. был синтезирован 117 элемент (Ts) в реакции с 249Bk [25]. Результаты экспериментов по синтезу нечетных по Z элементов были подтверждены на сепараторах TASCA [26, 27] в 2012 г. и BGS [28]. Полученные экспериментальные сечения реакций образования СТЯ в реакциях полного слияния 48Са с трансурановыми элементами находятся в диапазоне нескольких пикобарн [13, 14].

Рисунок 1. Карта открытых изотопов СТЭ, полученных в различных реакциях полного слияния. В квадратах указаны периоды полураспада ядер [29].

Таким образом, теория, предсказывающая существование острова стабильности вокруг изотопа с Ъ = 114 и N = 184, подтвердилась. В реакциях полного слияния 48Са с актинидными мишенями были получены наиболее тяжелые изотопы № (Ъ = 113) и синтезированы 5 новых элементов от Fl (Ъ = 114) до Og (Ъ = 118) и изучены свойства распада более 50 новых изотопов [13 - 28]. Синтезированные ядра и продукты их распада не связаны с регионом известных ядер - они формируют изолированную область (рисунок 1) наиболее тяжелых известных ядер. Существование этого острова и относительная стабильность СТЯ является следствием существования оболочек с N = 184 и Ъ = 114.

Ряд теоретических моделей, однако, предсказывают несколько новых значений Ъ (120, 122, 124 или даже 126), при которых происходит заполнение протонной оболочки [13, 14 и ссылки в них]. Синтез же новых элементов с Ъ > 118 с использованием наиболее тяжелых доступных мишенных материалов возможен лишь при увеличении Ъ ядра-снаряда, что приведет к существенному падению сечения реакции полного слияния (рисунок 2) - из пикобарного диапазона сечения переходят в фемтобарный.

Рисунок 2. Теоретические предсказания сечений, ведущих к образованию 119 и 120 элементов [30 - 44]. Для ряда реакций указана экспериментально полученная верхняя граница [45, 46].

Для проведения дальнейших физических и химических исследований сверхтяжелых элементов (СТЭ) и существенного увеличения эффективности и чувствительности экспериментов в ЛЯР ОИЯИ создается Фабрика СТЭ. Основной установкой Фабрики СТЭ является новый ускоритель тяжелых ионов ДЦ-280, на котором проектная интенсивность пучка ионов 48Са составляет 6*1013 ионов в секунду [49], что на порядок превышает интенсивность ускорителя У-400, на пучке которого был установлен сепаратор DGFRS [13, 14, 50]. Первой экспериментальной установкой Фабрики СТЭ является газонаполненный сепаратор DGFRS-2 с конфигурацией магнитов QvDhQhQvD, где Ъ означает фокусирование ионов по горизонтали, V - по вертикали. Основная цель создания этой установки - достижение высокой эффективности сбора синтезируемых сверхтяжелых ядер в фокальной плоскости сепаратора, где расположена детекторная система, при повышенном факторе подавления фоновых частиц.

Помимо исследования ядерных свойств СТЭ, большой интерес представляет исследование их химических свойств. Релятивистские эффекты существенным образом влияют на химические свойства СТЭ. Из-за большого заряда ядра скорость электронов на внутренних оболочках приближается к скорости света, что приводит к релятивистскому увеличению массы электронов и изменению структуры электронных оболочек. Теоретические расчеты [51, 52] показывают, что волатильность и химическая реактивность СТЭ могут значительно отличатся от свойств ближайших легких гомологов [53].

Экспериментальное изучение химических свойств СТЭ осложнено двумя аспектами. Сечение образования составляет несколько пикобарн, что при интенсивности пучка в 1013 соответствует частоте образования СТЭ в 1 атом/месяц - 1 атом/день для мишеней толщиной до 1 мг/см2 [13, 14]. При этом, времена полураспада СТЭ также очень малы и даже для наиболее долгоживущих изотопов Сп-Тб составляют секунды и доли секунд. Данные особенности затрудняют экспериментальное изучение химических свойств СТЭ, и в настоящее время одним из немногих способов является измерение свойств адсорбции СТЭ [54, 55] на

поверхностях различных материалов и сравнение полученных результатов для СТЭ со свойствами адсорбции их более легких гомологов.

Наиболее распространенным экспериментальным методом для изучения свойств адсорбции СТЭ в настоящее время является газовая хроматография. С помощью данной техники были измерены энтальпия адсорбции ^ ^=112) и Fl ^=114) на золоте [55-58], также были проведены эксперименты по изучению № ^=113) [59, 60], и есть предварительные доклады о проведенных опытах по изучению свойств Mc ^=115) [61]. Схема хроматографической установки приведена на рисунке 3. Влетающие в камеру продукты реакции останавливаются в среде инертных газов (обычно смесь и транспортируются потоком газа в

детектирующие модули, состоящие из линейки полупроводниковых детекторов, температура поверхности которых постепенно падает от комнатной до температуры жидкого азота (криодетекторы). Эксперименты проводились как с предварительной сепапацией с использованием газонаполненных сепараторов, так и без нее.

Пресепарация улучшает фоновые условия, уменьшая количество продуктов фоновых реакций на криодетекторах, однако, эффективность эксперимента значительно снижается (на фактор 2-5 в зависимости от параметров эксперимента: трансмиссии пресепаратора и размеров его фокальной плоскости). Важным параметром является размер используемой камеры сбора остатков испарения (ОИ) составных ядер, зависящий от размера изображения ОИ в фокальной плоскости пресепаратора (рисунок 3) - большие размеры камеры не позволяют обеспечить быструю транспортировку СТЭ на криодетекторы, что при малых временах жизни СТЭ сильно уменьшает эффективность и ограничивает диапазон доступных для изучения элементов.

Камера сбора^ППоток Не/Аг ОИ ТО^

Рисунок. 3. Принципиальная схема установки для измерения энтальпии адсорбции. Показана температура поверхности детекторов и места осаждения атомов ртути, СТЭ и радона.

Без предварительной сепарации, объем камеры сбора определяется главным образом размером пучка и мишени (её диаметром) и диапазоном пробегов продуктов в газе-носителе. Однако эксперименты без предварительной сепарации имеют ряд ограничений. Большая интенсивность пучка в камере сбора может привести к образованию нежелательных молекул или плазмы и повлиять на эффективность остановки ОИ и их транспортировки. Кроме того, без предварительной сепарации на криодетекторах может регистрироваться значительный фон от продуктов реакций многонуклонных передач. Из-за этих ограничений в экспериментах без предварительной сепарации может быть трудно надежно идентифицировать распады СТЭ и место их осаждения.

Исходя из этого, для проведения дальнейших экспериментов по изучению химических свойств СТЭ на Фабрике СТЭ в ЛЯР ОИЯИ необходимо создание новой сепарирующей установки. Требованиями к ней будет высокая эффективность трансмиссии СТЭ в камеру малого размера и возможность отделить СТЭ от продуктов фоновых реакций и прямого пучка.

Предварительные оценки траекторий ОИ [62] и результаты экспериментов на соленоиде SOLITAIRE [63] показывают, что такой установкой может стать газонаполненный сверхпроводящий соленоид GASSOL.

Целью данной работы является изучение характеристик сепаратора DGFRS-2 и создание расчетной модели GASSOL. Изучение DGFRS-2 проводилось как на основе созданной в фреймворке Geant4 [64] расчетной модели сепаратора, так и на основе экспериментальных данных, полученных в тестовых реакциях 170Er(48Ca,4n)214Ra, 174Yb(48Ca,5n)217Th и ^Pb^C^n)252^ После верификации расчетной модели DGFRS-2 и используемых алгоритмов, следующим этапом работы являлось создание модели сепаратора GASSOL и оценка его перспективности в экспериментальном изучении химических свойств СТЭ.

Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:

1. Создать набор программ для анализа данных, полученных в экспериментах;

2. Разработать методики определения оптимальных параметров сепаратора и его экспериментальных характеристик;

3. Исследовать необходимые методы и алгоритмы для проведения расчетов движения ионов в газонаполненных сепараторах, разработать и имплементировать отсутствующие алгоритмы в структуру Geant4, создать расчетную модель сепаратора DGFRS-2;

4. Исследовать экспериментальные характеристики сепаратора DGFRS-2;

5. Провести сравнение экспериментальных и расчетных характеристик сепаратора;

6. На основе верифицированной модели DGFRS-2 создать расчетную модель GASSOL и оценить его возможности для изучения химических свойств СТЭ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Создан набор программ для проведения автоматической калибровки многострипового детектора, определения статистической и систематической погрешности измерения энергии альфа-частиц, off-line анализа данных и поиска коррелированных цепочек распада тяжелых ядер. Программа использована в тестовых опытах 170Er(48Ca,4n)214Ra, 174Yb(48Ca,5n)217Th и ^Pb^^n)25^ и экспериментах по синтезу изотопов Ds (Z = 110), Cn (Z=112), Fl (Z=114) и Mc (Z=115), проведенных на Фабрике СТЭ.

2. Разработаны и имплементированы новые алгоритмы моделирования в структуру Geant4, создана программа для описания образования тяжелых атомов в мишени и движения ионов с учетом перезарядки в среде разреженного водорода под действием магнитных полей оптических элементов сепаратора. Проведены расчеты для выбора оптимальных параметров магнитов сепаратора DGFRS-2 в разных экспериментах, вычислены характеристики сепаратора (дисперсия дипольных магнитов, трансмиссия сепаратора при разной толщине мишени, зависимость размеров изображения ионов в фокальной плоскости от давления газа).

3. Исследованы экспериментальные характеристики DGFRS-2 в тестовых реакциях ^(^Мп)21^, 174Yb(48Ca,5n)217Th и ^^^СаДи)252^ Проведен выбор оптимальных значений токов в оптических элементах сепаратора. Измерены дисперсии дипольных магнитов, распределения синтезированных в различных реакциях ядер в фокальной плоскости DGFRS-2, фактор подавления фоновых частиц, зависимость трансмиссии сепаратора от давления газа. Определено оптимальное давление газа, при котором достигается максимальная трансмиссия.

4. Проанализировано поведение зарядов тяжелых ионов в водороде в зависимости от их скорости. Предложена новая систематика для описания среднего значения заряда при различных давлениях.

5. Проведено сравнение экспериментальных характеристик сепаратора с результатами расчетов и продемонстрировано их хорошее согласие. Созданная программа была использована при выборе тока в магнитах в экспериментах синтезу изотопов Ds ^ = 110), ^ ^=112), Fl ^=114) и Mc ^=115) в реакциях полного слияния 232Th+48Ca, 238U+48Ca, 242Pu+48Ca и 243Am+48Ca, проведенных на Фабрике СТЭ.

6. На основе расчетной модели DGFRS-2 создана модель сверхпроводящего газонаполненного соленоида GASSOL. Проведено моделирование траекторий СТЭ в GASSOL, сделаны оценки размера изображения СТЭ в фокальной

плоскости установки. Оценены возможности установки по изучению химических свойств СТЭ. На основе анализа траекторий, предложен новый способ подавления продуктов фоновых реакций. Научная новизна:

1. Доработаны и имплементированы в структуру ОеаП:4 методы моделирования кинематики продуктов реакции полного слияния в мишени и движения полученных ионов с учетом перезарядки в среде разреженного газа. Созданная на их основе расчетная модель сепаратора хорошо воспроизводит полученные экспериментальные данные.

2. Определены экспериментально и на основе расчетов характеристики нового газонаполненного сепаратора DGFRS-2. Исследовано влияние токов в магнитных элементах и давления газа на трансмиссию и размеры изображения синтезированных ядер в фокальной плоскости.

3. Предложены новые формулы для описания среднего значения заряда тяжелых ионов, движущихся с различной скоростью в разреженном водороде при различных давлениях.

4. Рассчитана ионная оптика нового газонаполненного соленоида ОЛББОЬ. Обоснован новый способ подавления фоновых частиц в соленоидальных сепараторах.

Научная и практическая значимость.

Характеристики сепаратора являются важнейшей составляющей при планировании экспериментов по синтезу СТЭ. На основе вычисленной трансмиссии происходит анализ возможностей постановки эксперимента, определение необходимой дозы пучка, времени проведения эксперимента и числа синтезированных ядер.

Созданная модель позволяет определять оптимальные параметры магнитных элементов сепаратора для исследования реакций по синтезу СТЭ и достигать высокой эффективности работы сепаратора.

Изучение химических свойств СТЭ и их отличия от более легких гомологов является важной задачей атомной физики, позволяющей лучше понять изменение структуры электронных оболочек под влиянием релятивистского эффекта. Новый сепаратор GASSOL предлагает расширенные возможности по изучению химических свойств СТЭ, расчеты показывают, что за счет малых размеров изображения в фокальной плоскости эффективность эксперимента может быть увеличена приблизительно на порядок.

Степень достоверности полученных результатов обеспечивается хорошим согласием экспериментальных и расчетных характеристик сепаратора (глава 3) и результатами экспериментов по синтезу 115 элемента, продемонстрировавшими в два раза более высокую трансмиссию сепаратора по сравнению с DGFRS [65]. Расчетная эффективность и размеры изображения ядер в фокальной плоскости установки GASSOL дает схожие результаты с экспериментальными данными установки SOLITAIRE [63], использующей сверхпроводящий соленоид для изучения реакций полного слияния с образованием более легких ядер. Личный вклад. Автор принимал активное участие в постановке экспериментов по изучению сепаратора DGFRS-2. Лично автором были разработаны программы по анализу данных и калибровке детекторов установки. В совместной работе с научным руководителем автором были разработаны методы определения оптимальных параметров магнитных элементов сепаратора на основе экспериментальных данных.

Расчетная модель сепаратора создавалась в сотрудничестве с Коврижных Н.Д. при определяющей роли автора. Анализ результатов расчета и сравнение с экспериментальными данными проводилось лично автором.

Расчетная модель GASSOL создавалась в сотрудничестве с Коврижных Н.Д. при определяющей роли автора. Оценка количества атомов СТЭ на криодетекторах проводилась лично автором. Разработка новой сепарирующей системы на основе статичной турбины проводилась в сотрудничестве с Казариновым Н.Ю. и Гульбекяном Г.Г. при определяющей роли автора.

Апробация работы и результаты.

Результаты диссертации докладывались на:

1. Совещание «Сверхтяжелые атомы», Дубна, декабрь 2022

2. The XXVI International Scientific Conference of Young Scientists and Specialists (AYSS-2022), Дубна, октябрь 2022

3. LXXII Международная конференция "Ядро-2022: Фундаментальные вопросы и приложения", Москва, июль 2022

4. Совет РАН по физике тяжелых ионов, Санкт-Петербург, июль 2022

5. Совещание «Сверхтяжелые элементы», Дубна, июль 2021

6. Семинары ЛЯР ОИЯИ 18.11.2020 и 11.03.2022

7. Вторая премия Объединенного Института Ядерных Исследований за работу «Новый газонаполненный сепаратор DGFRS-2» за 2022 год.

Основные результаты, изложенные в диссертации, были опубликованы в работах:

1. D.I. Solovyev, N.D. Kovrizhnykh, Simulations of recoil trajectories in Dubna Gas-Filled Recoil Separator 2 by Geant4 toolkit, Journal of Instrumentation 17 (2022).

2. D.I. Solovyev, N.D. Kovrizhnykh, G.G. Gulbekyan et.al, Simulation of ion optics in a gas-filled solenoid GASSOL, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 1052 (2023)168263.

3. Yu.Ts. Oganessian, V.K. Utyonkov, A.G. Popeko, D.I. Solovyev, et. al, DGFRS-2 -A gas-filled recoil separator for the Dubna Super Heavy Element Factory, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 1033 (2022) 166640.

4. Yu.Ts. Oganessian, V.K. Utyonkov, D.I. Solovyev, et. al, Average charge states of heavy ions in rarefied hydrogen, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 1048 (2023) 167978.

5. D. I. Solovyev, N. D. Kovrizhnykh, V. K. Utyonkov, et. al, Simulated and experimental characteristics of a gas-filled recoil separator DGFRS-2, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, Volume 87, Issue 8, 2023.

6. Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkov, N. D. Kovrizhnykh, F. Sh. Abdullin, S. N. Dmitriev, D. Ibadullayev, M. G. Itkis, D. A. Kuznetsov, O. V. Petrushkin, A. V.

Podshibiakin, A. N. Polyakov, A. G. Popeko, R. N. Sagaidak, L. Schlattauer, I. V. Shirokovski, V. D. Shubin, M. V. Shumeiko, D. I. Solovyev, Yu. S. Tsyganov, A. A. Voinov, V. G. Subbotin, A. Yu. Bodrov, A. V. Sabel'nikov, A. V. Khalkin, V. B. Zlokazov, K. P. Rykaczewski, T. T. King, J. B. Roberto, N. T. Brewer, R. K. Grzywacz, Z. G. Gan, Z. Y. Zhang, M. H. Huang, and H. B. Yang, First experiment at the Super Heavy Element Factory: High cross section of 288Mc in the 243Am+48Ca reaction and identification of the new isotope 264Lr. Phys. Rev. C 106, L031301 (2022).

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Полный объем диссертации составляет 114 страниц с 51 рисунками и 9 таблицами. Список литературы содержит 126 наименований.

Экспериментальное изучение характеристик созданного сепаратора проводилось в 2019-2020 годах с помощью ряда тестовых реакций: 170Er(48Ca,4n)214Ra, 174Yb(48Ca,5n)217Th и 206Pb(48CB,2n)252No. В главе 1 будут описаны результаты анализа данных экспериментов и вычисленные на их основе характеристики сепаратора DGFRS-2: трансмиссия, степень подавления фоновых частиц, размеры изображения продуктов реакции полного слияния в фокальной плоскости, влияние давления газа внутри сепаратора на размеры изображения и трансмиссию сепаратора.

Увеличенное по сравнению с DGFRS количество магнитных элементов усложняет настройку и выбор параметров DGFRS-2 для проведения эксперимента. Для достижения высокой эффективности сбора необходимо провести моделирование прохождения ОИ через DGFRS-2 с учетом сложной геометрии газонаполненной камеры и определить оптимальные значения полей в магнитах. Расчетное изучение характеристик сепаратора проводилось на основе фреймворка Geant4. Набор предлагаемых им классов и методов расчета обладает высокой вариативностью и позволяет имплементировать необходимые алгоритмы для расчета траекторий ионов в газонаполненной камере DGFRS-2. Основные

алгоритмы и методы расчета будут представлены в главе 2. Для моделирования траекторий ОИ в газонаполненном объеме сепаратора ряд новых процессов был имплементирован в структуру Geant4.

Сравнение экспериментальных данных с результатами расчета представлено в главе 3. Верификация проводилась на основе сравнения расчетных и экспериментальных размеров изображения синтезированных ядер в фокальной плоскости при изменении значений токов в магнитах и давления газа внутри сепаратора. Достигнутое хорошее согласие позволяет использовать созданные алгоритмы для определения оптимальных параметров сепаратора в реакциях синтеза СТЯ.

На основе алгоритмов, хорошо зарекомендовавших себя в моделировании DGFRS-2, была создана модель сверхпроводящего соленоида GASSOL. Результаты расчетов по данной модели приведены в главе 4. Смоделированы траектории СТЭ от Fl до Ts, получаемые в реакциях полного слияния. На основе полученных расчетных размеров изображения СТЭ в фокальной плоскости, проведен анализ перспективности установки для проведения экспериментов по изучению химических свойств СТЭ. Разработан и обоснован новый способ подавления фоновых частиц в соленоидальных сепараторах.

В заключении сформированы основные результаты и выводы, полученные в диссертации.

1. Экспериментальное определение характеристик DGFRS-2

Сепаратор DGFRS-2 - первая установка на Фабрике СТЭ, установленная на одном из 5 каналов пучка циклотрона DC-280. В данной главе будут описаны его принцип работы и основные конструкционные элементы. Далее, на основе экспериментальных данных тестовых реакций будут определены основные характеристики сепаратора.

1.1. Принцип работы газонаполненных сепараторов

Сверхтяжелые элементы (СТЭ) получаются в реакциях полного слияния бомбардирующих ионов с ядрами мишени с образованием составного ядра и последующим его девозбуждением путем испарения нейтронов. Большая часть элементов с Ъ = 112-118 получена в реакциях горячего слияния 48Са с изотопами актинидов. Процесс формирования СТЭ может быть разделен на три этапа [13, 14, 30 - 44].

На первом этапе сталкивающиеся ядра преодолевают кулоновский барьер и приближаются к точке контакта между поверхностями ядер, при этом расстояние между центрами ядер равняется сумме радиусов взаимодействующий ядер. Квазиупругие и глубоконеупругие каналы реакций доминируют на данном этапе, приводя к формированию мишенеподобных и снарядоподобных фрагментов в выходном канале. При энергии взаимодействия ниже кулоновского барьера только малая часть ядер доходит до точки контакта.

На втором этапе, коснувшиеся ядра эволюционируют в практически сферическое составное ядро (СЯ). В настоящее время это наименее изученный процесс в реакциях полного слияния. На данном этапе процесс формирования сферического составного ядра идет в конкуренции с быстрым делением неуравновешенного составного ядра и квазиделением - каналом реакции, в котором система из двух ядер делится без образования составного ядра. В

выходном канале этих процессов образуются ядра с массами близкими к массам взаимодействующих ядер или массам осколков деления.

На третьем этапе СЯ испускает нейтроны и гамма-кванты, понижая его энергию возбуждения. Данный процесс идет в конкуренции с делением, и вероятность деления обычно гораздо выше вероятности образования холодного ОИ.

Синтезированный ОИ вылетает из тонкой мишени с импульсом, равным импульсу налетающего ядра-снаряда и начинает движение внутри газонаполненного объема сепаратора.

Из второго закона Ньютона и закономерностей движения заряженной частицы в однородном магнитном поле следует:

Вр = (1)

ч

где р - радиус кривизны траектории, т - масса ядра, V - скорость ядра, q - заряд иона, В - компонента магнитного поля, перпендикулярная движению ОИ.

Данное приближение хорошо описывает движение частицы в дипольных магнитных элементах. Величины, записанные в левой и правой частях уравнения, называются магнитной жесткостью сепаратора и частицы соответственно. Частицы, обладающие одинаковой магнитной жесткостью, движутся в постоянном магнитном поле по одинаковым траекториям.

Величина р в сепараторе DGFRS-2 определена конструкцией его дипольных магнитов, таким образом, для успешного собирания синтезируемых ядер на его фокальной плоскости необходимо выставить величину магнитной индукции поля в диполях равной:

В=— (2)

рч

Масса ядер определяется из свойств их распада, их скорость определяется из кинематики реакции полного слияния по закону сохранения импульса. Вылетающее из мишени синтезированные ядра сильно ионизированы ^ ~ +20) с широким распределением возможных зарядов [66, 67]. В газонаполненных

сепараторах ядро сталкивается с молекулами газа, что приводит к обмену электронами, из-за чего зарядовое распределение ОИ сужается, и средняя величина равновесного заряда становится примерно равной 6+. Принцип отделения продуктов реакции полного слияния от, например, ионов 48Са заключается в том, что импульсы этих ядер одинаковы, а из-за разницы их масс скорость 48Са примерно в пять-шесть раз превышает скорость ОИ. Из-за большой скорости ионов 48Са сечение захвата/потери электрона в газе на 3-4 порядка меньше [67], чем для ОИ, из-за чего заряд пучка остается близким к 17+. Магнитная жесткость синтезируемых ядер, таким образом, примерно в три раза выше, чем у 48Са, из-за чего ионы 48Са движутся по меньшему радиусу внутри дипольных магнитов DGFRS-2.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Соловьев Дмитрий Игоревич, 2023 год

Список литературы

[1] O. Hahn F. Strassmann, Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle // Naturwissenschaften . - 1939. - №27. - P. 11-15.

[2] N. Bohr, J.A. Wheeler, The Mechanism of Nuclear Fission // Phys. Rev. - 1939. -№56. - P. 426-450.

[3] S.M. Polikanov, V.A. Druin, V.A. Karnaukhov, V.L. Mikheev, A.A. Pleve, N.K. Skobelev, G.M. Ter-Akopyan, V.A. Fomichev, Spontaneous fission with an anomalously short period // JETP. - 1962. - №15(6). - P. 1016-1021.

[4] В.П. Перелыгин, С.П. Алмазова, Б.А. Гвоздев, Ю.Т. Чубурков, Спонтанное деление с аномально коротким периодом. II // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1962. - №42. - С. 1472-1474.

[5] S. Garg, B. Maheshwari, B. Singh, Y. Sun, A. Goel, Ashok K. Jain, Atlas of nuclear isomers—Second edition // Atomic Data and Nuclear Data Tables. - 2023. - №150. -101546.

[6] V.M. Strutinsky, Shell effects in nuclear masses and deformation energies // Nuclear Physics A. - 1967. - №95. - P. 420-442.

[7] W.D. Myers, W.J. Swiatecki, Nuclear Masses and Deformations // Nuclear Physics. - 1966. - №81. - P. 1-60.

[8] A. Sobiczewcki, F.A. Gareev, B.N. Kalinkin, Closed shells for Z > 82 and N > 126 in a diffuse potential well // Physics Letters. - 1966. - №22. - P. 500-502.

[9] Heiner Meldner, Predictions of new magic regions and masses for super-heavy nuclei from calculations with realistic shell model single particle Hamiltonians // Arkiv för Fysik. - 1967. - №36. - P. 593-598.

[10] S.G. Nilsson, J.R. Nix, A. Sobiczewcki, Z. Szymanski, S. Wycech, C. Gustafson, P. Möller, On the Spontaneous Fission of Nuclei with Z near 114 and N near 184 // Nuclear Physics A. - 1968. - №115. - P. 545-562.

[11] Ulrich Mosel, Walter Greiner, On the stability of superheavy nuclei against fission // Zeitschrift für Physik. - 1969. - №222. - P. 261-282.

[12] A. Sobiczewski, K. Pomorski, Description of structure and properties of superheavy nuclei // Progress in Particle and Nuclear Physics. - 2007. - №58. - P. 292349.

[13] Yu.Ts. Oganessian, V.K. Utyonkov, Super-heavy element research // Reports on Progress in Physics. - 2015. - №78. - 036301.

[14] Yu.Ts. Oganessian, V.K. Utyonkov, Superheavy nuclei from 48Ca-induced reactions // Nuclear Physics A. - 2015. - №944. - P. 62-98.

[15] Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkov, Yu. V. Lobanov, F. Sh. Abdullin, A. N. Polyakov, I. V. Shirokovsky, Yu. S. Tsyganov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, B. N. Gikal, A. N. Mezentsev, S. Iliev, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, A. A. Voinov, G. V. Buklanov, K. Subotic, V. I. Zagrebaev, M. G. Itkis, J. B. Patin, K. J. Moody, J.

F. Wild, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, D. A. Shaughnessy, J. M. Kenneally, R. W. Lougheed, R. I. Il'kaev, S. P. Vesnovskii, Measurements of cross sections for the fusion-evaporation reactions 244Pu(48Ca, xn)292'x114 and 245Cm(48Ca, xn)293-x116, // Phys. Rev. C . - 2004. - №69. - 054607 .

[16] Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkov, Yu. V. Lobanov, F. Sh. Abdullin, A. N. Polyakov, I. V. Shirokovsky, Yu. S. Tsyganov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, B. N. Gikal, A. N. Mezentsev, S. Iliev, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, A. A. Voinov,

G. V. Buklanov, K. Subotic, V. I. Zagrebaev, M. G. Itkis, J. B. Patin, K. J. Moody, J. F. Wild, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, D. A. Shaughnessy, J. M. Kenneally, R. I. Il'kaev, S. P. Vesnovskii, Measurements of cross sections and decay properties of the isotopes

of elements 112, 114 and 116 produced in the fusion reactions 233,238u, 242Pu, and 248Cm + 48Ca // Phys. Rev. C . - 2004. - №70. - 064609.

[17] S. Hofmann, S. Heinz, R. Mann, J. Maurer, J. Khuyagbaatar, D. Ackermann, S. Antalic, W. Barth, M. Block, H. G. Burkhard, V. F. Comas, L. Dahl, K. Eberhardt, J. Gostic, R. A. Henderson, J. A. Heredia, F. P. Heßberger, J. M. Kenneally, B. Kindler, I. Kojouharov, J. V. Kratz, R. Lang, M. Leino, B. Lommel, K. J. Moody, G. Münzenberg, S. L. Nelson, K. Nishio, A. G. Popeko, J. Runke, S. Saro, D. A. Shaughnessy, M. A. Stoyer, P. Thörle-Pospiech, K. Tinschert, N. Trautmann, J. Uusitalo, P. A. Wilk, A. V. Yeremin, The reaction 48Ca + 248Cm ^ 296116* studied at the GSI-SHIP // The European Physical Journal A . - 2012. - №48. - 62

[18] P. A. Ellison, K. E. Gregorich, J. S. Berryman, D. L. Bleuel, R. M. Clark, I. Dragojevic, J. Dvorak, P. Fallon, C. Fineman-Sotomayor, J. M. Gates, O. R. Gothe, I. Y. Lee, W. D. Loveland, J. P. McLaughlin, S. Paschalis, M. Petri, J. Qian, L. Stavsetra, M. Wiedeking, H. Nitsche, New Superheavy Element Isotopes: 242Pu(48Ca,5n)285114 // Phys. Rev. Lett. - 2010. - №105. - 182701.

[19] J. Gates, Ch. E. Duellmann, M. Schädel, A. Yakushev, A. Türler, K. Eberhardt, J. Kratz, D. Ackermann, L. Andersson, M. Block, W. Brüchle, J. Dvorak, H. Essel, P. Ellison, J. Even, U. Forsberg, J. Gellanki, A. Gorshkov, R. Graeger, K. Gregorich, W. Hartmann, R. Herzberg, F. Hessberger, D. Hild, A. Huebner, E. Jäger, J. Khuyagbaatar, B. Kindler, J. Krier, N. Kurz, S. Lahiri, D. Liebe, B. Lommel, M. Maiti, H. Nitsche, J. Omtvedt, E. Parr, D. Rudolph, J. Runke, H. Schaffner, B. Schausten, E. Schimpf, A. Semchenkov, J. Steiner, P. Thörle-Pospiech, J. Uusitalo, M. W^grzecki, N. Wiehl, First superheavy element experiments at the GSI recoil separator TASCA: The production and decay of element 114 in the 244Pu(48Ca,3-4n) reaction // Phys. Rev. C. - 2011. - №83. - 054618.

[20] Daiya Kaji, Kosuke Morita, Kouji Morimoto, Hiromitsu Haba, Masato Asai, Kunihiro Fujita, Zaiguo Gan, Hans Geissel, Hiroo Hasebe, Sigurd Hofmann, Ming

Hui Huang, Yukiko Komori, Long Ma, Joachim Maurer, Masashi Murakami, Mirei Takeyama, Fuyuki Tokanai, Taiki Tanaka, Yasuo Wakabayashi, Takayuki Yamaguchi, Sayaka Yamaki, Atsushi Yoshida, Study of the Reaction 48Ca + 248Cm ^ 296Lv* at RIKEN-GARIS // Journal of the Physical Society of Japan. - 2017. -№74. - 034201.

[21] Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkov, Yu. V. Lobanov, F. Sh. Abdullin, A. N. Polyakov, R. N. Sagaidak, I. V. Shirokovsky, Yu. S. Tsyganov, A. A. Voinov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, B. N. Gikal, A. N. Mezentsev, S. Iliev, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, K. Subotic, V. I. Zagrebaev, G. K. Vostokin, M. G. Itkis, K. J. Moody, J. B. Patin, D. A. Shaughnessy, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, P. A. Wilk, J. M. Kenneally, J. H. Landrum, J. F. Wild, R. W. Lougheed, Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the 249Cf and 245Cm+48Ca fusion reactions // Phys. Rev. C . -2006. - №74. - 044602.

[22] Yu. Ts. Oganessian, F. Sh. Abdullin, C. Alexander, J. Binder, R. A. Boll, S. N. Dmitriev, J. Ezold, K. Felker, J. M. Gostic, R. K. Grzywacz, J. H. Hamilton, R. A. Henderson, M. G. Itkis, K. Miernik, D. Miller, K. J. Moody, A. N. Polyakov, A. V. Ramayya, J. B. Roberto, M. A. Ryabinin, K. P. Rykaczewski, R. N. Sagaidak, D. A. Shaughnessy, I. V. Shirokovsky, M. V. Shumeiko, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, V. G. Subb, Production and Decay of the Heaviest Nuclei 293,2941 17 and 294118 // Phys. Rev. Lett.. - 2012. - №109. - 162501.

[23] Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkoy, Yu. V. Lobanov, F. Sh. Abdullin, A. N. Polyakov, I. V. Shirokovsky, Yu. S. Tsyganov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, A. N. Mezentsev, S. Iliev, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, A. A. Voinov, J. B. Patin, K. J. Moody, J. F. Wild, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, D. A. Shaughnessy, J. M. Kenneally, R. W. Lougheed, Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am(48Ca,xn)291-x115 // Phys. Rev. C. - 2004. - №69. - 021601.

[24] Yu. Ts. Oganessian, F. Sh. Abdullin, S. N. Dmitriev, J. M. Gostic, J. H. Hamilton, R. A. Henderson, M. G. Itkis, K. J. Moody, A. N. Polyakov, A. V. Ramayya, J. B. Roberto, K. P. Rykaczewski, R. N. Sagaidak, D. A. Shaughnessy, I. V. Shirokovsky, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, Yu. S. Tsyganov, V. K. Utyonkov, A. A. Voinov, G. K. Vostokin, Investigation of the 243Am + 48Ca reaction products previously observed in the experiments on elements 113, 115, and 117 // Phys. Rev. C. - 2013. - №87. - 014302.

[25] Yu. Ts. Oganessian, F. Sh. Abdullin, C. Alexander, J. Binder, R. A. Boll, S. N. Dmitriev, J. Ezold, K. Felker, J. M. Gostic, R. K. Grzywacz, J. H. Hamilton, R. A. Henderson, M. G. Itkis, K. Miernik, D. Miller, K. J. Moody, A. N. Polyakov, A. V. Ramayya, J. B. Roberto, M. A. Ryabinin, K. P. Rykaczewski, R. N. Sagaidak, D. A. Shaughnessy, I. V. Shirokovsky, M. V. Shumeiko, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, Yu. S. Tsyganov, V. K. Utyonkov, A. A. Voinov, G. K. Vostokin, Experimental studies of the 249Bk + 48Ca reaction including decay properties and excitation function for isotopes of element 117, and discovery of the new isotope 277Mt // Phys. Rev. C. - 2013. - №87. - 054621.

[26] D. Rudolph, U. Forsberg, P. Golubev, L. G. Sarmiento, A. Yakushev, L.-L. Andersson, A. Di Nitto, Ch. E. Dullmann, J. M. Gates, K. E. Gregorich, C. J. Gross, F. P. Heßberger, R.-D. Herzberg, J. Khuyagbaatar, J. V. Kratz, K. Rykaczewski, M. Schadel, S. Aberg, D. Ackermann, M. Block, H. Brand, B. G. Carlsson, D. Cox, X. Derkx, K. Eberhardt, J. Even, C. Fahlander, J. Gerl, E. Jager, B. Kindler, J. Krier, I. Kojouharov, N. Kurz, B. Lommel, A. Mistry, C. Mokry, H. Nitsche, J. P. Omtvedt, P. Papadakis, I. Ragnarsson, J. Runke, H. Schaffner, B. Schausten, P. Thorle-Pospiech, T. Torres, T. Traut, N. Trautmann, A. Turler, A. Ward, D. E. Ward, N. Wiehl, Spectroscopy of Element 115 Decay Chains // Phys. Rev. Lett.. - 2013. -№111. - 112502.

[27] J. Khuyagbaatar, A. Yakushev, Ch E. Düllmann, D. Ackermann, L. L. Andersson, M. Asai, M. Block, R. A. Boll, H. Brand, D. M. Cox, M. Dasgupta, X. Derkx, A. Di

Nitto, K. Eberhardt, J. Even, M. Evers, C. Fahlander, U. Forsberg, J. M. Gates, N. GharibyanP. Golubev, K. E. Gregorich, J. H. Hamilton, W. Hartmann, R. D. Herzberg, F. P. Heßberger, D. J. Hinde, J. Hoffmann, R. Hollinger, A. Hübner, E. Jäger, B. Kindler, J. V. Kratz, J. Krier, N. Kurz, M. Laatiaoui, S. Lahiri, R. Lang, B. Lommel, M. Maiti, K. Miernik, S. Minami, A. Mistry, C. Mokry, H. Nitsche, J. P. Omtvedt, G. K. Pang, P. Papadakis, D. Renisch, J. Roberto, D. Rudolph, J. Runke, K. P. Rykaczewski, L. G. Sarmiento, M. Schädel, B. Schausten, A. Semchenkov, D. A. Shaughnessy, P. Steinegger, J. Steiner, E. E. Tereshatov, P. Thörle-Pospiech, K. Tinschert, T. Torres De Heidenreich, N. Trautmann, A. Türler, J. Uusitalo, D. E. Ward, M. Wegrzecki, N. Wiehl, S. M. Van Cleve, V. Yakusheva, Fusion reaction 48Ca+249Bk leading to formation of the element Ts (Z = 117) // Phys. Rev. C. - 2019. - №99. - 054306.

[28] J. M. Gates, K. E. Gregorich, O. R. Gothe, E. C. Uribe, G. K. Pang, D. L. Bleuel, M. Block, R. M. Clark, C. M. Campbell, H. L. Crawford, M. Cromaz, A. Di Nitto, Ch. E. Düllmann, N. E. Esker, Claes Fahlander, P. Fallon, R. M. Farjadi, Ulrika Forsberg, J. Khuyagbaatar, W. LovelandA. O. Macchiavelli, E. M. May, P. R. Mudder, D. T. Olive, A. C. Rice, J. Rissanen, Dirk Rudolph, Luis Sarmiento, J. A. Shusterman, M. A. Stoyer, A. Wiens, A. Yakushev, H. Nitsche, Decay spectroscopy of element 115 daughters:280Rg ^ 276Mt and 276Mt ^ 272Bh // Phys. Rev. C. - 2015. -№92. - 021301

[29] Yu. Ts. Oganessian, A. Sobiczewski, G. M. Ter-Akopian, Superheavy nuclei: from predictions to discovery // Phys. Scr. - 2017. - №92. - 023003

[30] V. Zagrebaev, W. Greiner, Synthesis of superheavy nuclei: A search for new production reactions // Phys. Rev. C. - 2008. - №78. - 034610.

[31] K. Siwek-Wilczynska, T. Cap, J. Wilczynski, Synthesis of superheavy nuclei: A search for new production reactions // Int. J. Mod. Phys. E. - 2010. - №19. - P. 500507.

[32] A.K. Nasirov, G. Mandaglio, G. Giardina, A. Sobiczewski, A.I. Muminov, Effects of the entrance channel and fission barrier in synthesis of superheavy element Z = 120 // Phys. Rev. C. - 2011. - №84. - 044612.

[33] Ning Wang, Junlong Tian, and Werner Scheid, Systematics of fusion probability in "hot" fusion reactions // Phys. Rev. C. - 2011. - №84. -061601(R).

[34] Nan Wang, En-Guang Zhao, Werner Scheid, and Shan-Gui Zhou, Theoretical study of the synthesis of superheavy nuclei with Z =119 and 120 in heavy-ion reactions with trans-uranium targets // Phys. Rev. C. - 2012. - №85. - 041601(R).

[35] Zu-Hua Liu, Jing-Dong Bao, Calculation of the evaporation residue cross sections for the synthesis of the superheavy element Z = 119 via the 50Ti + 249Bk hot fusion reaction // Phys. Rev. C. - 2011. - №84. - 031602(R).

[36] K. Siwek-Wilczynska, T. Cap, M. Kowal, Exploring the production of new superheavy nuclei with proton and a-particle evaporation channels // Phys. Rev. C. -2019. - №99. - 054603.

[37] K. P. Santhosh and V. Safoora, Synthesis of 292 - 303119 superheavy elements using Ca- and Ti-induced reactions // Phys. Rev. C. - 2017. - №96. - 034610.

[38] K. Siwek-Wilczynska, T. Cap, M. Kowal, A. Sobiczewski, and J. Wilczynski, Predictions of the fusion-by-diffusion model for the synthesis cross sections of Z = 114 -120 elements based on macroscopic-microscopic fission barriers // Phys. Rev. C. - 2012. - №86. - 014611.

[39] A. N. Kuzmina, G. G. Adamian, N. V. Antonenko, and W. Scheid, Influence of proton shell closure on production and identification of new superheavy nuclei // Phys. Rev. C. - 2012. - №85. - 014319.

[40] Jinjuan Zhang, Chengbin Wang, Zhongzhou Ren, Calculation of evaporation residue cross sections for the synthesis of superheavy nuclei in hot fusion reactions // Nuclear Physics A. - 2013. - №909. - P. 36-49.

[41] Zu-Hua Liu and Jing-Dong Bao, Possibility to produce element 120 in the 54 Cr+ 248 Cm hot fusion reaction // Phys. Rev. C. - 2013. - №87. - 034616.

[42] V.I. Zagrebaev, W. Greiner, Cross sections for the production of superheavy nuclei // Nuclear Physics A. - 2015. - №944. - P. 257-307.

[43] G. G. Adamian, N. V. Antonenko, A. N. Bezbakh, R. V. Jolos, Effect of properties of superheavy nuclei on their production and decay // Physics of Particles and Nuclei . - 2016. - №47. - P. 387-455.

[44] Ahmad Ansari, Nader Ghahramany, Production cross-sections of superheavy elements using nearly double magic nuclei as projectile // International Journal of Modern Physics E. - 2016. - Vol. 26, No. 07. -1750042.

[45] J. Khuyagbaatar, A. Yakushev, Ch. E. Düllmann, et. al, Search for elements 119 and 120 // Phys. Rev. C. - 2020. - №102. - 064602.

[46] S. Hofmann, S. Heinz, R. Mann, et. al, Review of even element super-heavy nuclei and search for element 120 // The European Physical Journal A. - 2016. - №52. - 180.

[47] V. K. Utyonkov, N. T. Brewer, Yu. Ts. Oganessian, et. al, Experiments on the synthesis of superheavy nuclei 284Fl and 285Fl in the 239,240Pu + 48Ca reactions // Phys. Rev. C. - 2015. - №92. - 034609.

[48] W. Greiner, V.I. Zagrebaev, The extension of the Periodic System: superheavy -superneutronic // Russian Chemical Reviews. - 2009. - № 78. - P. 1089-1109.

[49] G. G. Gulbekian, S. N. Dmitriev, M. G. Itkis, et. al, Start-Up of the DC-280 Cyclotron, the Basic Facility of the Factory of Superheavy Elements of the Laboratory of Nuclear Reactions at the Joint Institute for Nuclear Research // Phys. Part. Nucl. Lett. - 2019. - №16. - P. 866-875.

[50] K. Subotic, Yu. Ts. Oganessian, V.K. Utyonkov, et. al. Evaporation residue collection efficiencies and position spectra of the Dubna gas-filled recoil separator // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 2002. - №481 (1-3). - P. 71-80.

[51] P. Pyykkö, Relativistic Quantum Chemistry // Advances in Quantum Chemistry. -1978. - №11. - P. 353-409.

[52] V. Pershina, Relativity in the electronic structure of the heaviest elements and its influence on periodicities in properties // Radiochim. Acta. - 2019. -Vol. 107, № 911. - P. 833-863.

[53] P. Schwerdtfeger, M. Seth, Relativistic Quantum Chemistry of the Superheavy Elements. Closed-Shell Element 114 as a Case Study // J. Nucl. Radiochem. Sci. -2002. - Vol. 3, № 1. - P. 133-136.

[54] I. Zvara, The Inorganic Radiochemistry of Heavy Elements: Methods for studying gaseous compounds. - Springer, 2008. - 256 p.

[55] M. Schädel, Chemistry of the superheavy elements // Phil. Trans. R. Soc. A. - 2015. - №373. - 20140191.

[56] R. Eichler, N. V. Aksenov, Y. V. Albin, et. al., Indication for a volatile element 114 // Radiochim. Acta. - 2010. - №98. - P. 133-139.

[57] A. Yakushev, J.M. Gates, A. Türler, et. al., Superheavy element flerovium (Element 114) is a volatile metal // Inorg. Chem. - 2014. - №53. - P. 1624-1629.

[58] A. Yakushev, R. Eichler, Gas-phase chemistry of element 114, flerovium // EPJ Web Conf. - 2016. - №131. - P. 1-6.

[59] S.N. Dmitriev, N. V. Aksenov, Y. V. Albin, et. al., Pioneering experiments on the chemical properties of element 113 // Mendeleev Commun. - 2014. - №24 - P. 253256.

[60] A. Yakushev, L. Lens, C.E. Düllmann, et. al., First Study on Nihonium (Nh, Element 113) Chemistry at TASCA // Frontiers in Chemistry. - 2021. - №9. -753738.

[61] A. Yakushev, Sixty years of the transactinide chemistry in the gaseous phase, available at https : //webmaster.ncbj .gov.pl/events/superheavy-elements/pro gram-2022 (accessed on June 20, 2022)

[62] Yu. Ts. Oganessian, N. Yu. Kazarinov, G. G. Gulbekian, Solenoid Separator of Superheavy Elements: A New Design for the GASSOL Separator // Phys. Part. Nucl. Lett. - 2022. - №19. - P. 108-116.

[63] M.D. Rodriguez, M.L. Brown, M. Dasgupta et. al., SOLITAIRE: A new generation solenoidal fusion product separator // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. A

- 2010. - № 614. - P. 119-129.

[64] J. Allison, K. Amako, J. Apostolakis, P. Arce, M. Asai, T. Aso, E. Bagli, A. Bagulya, S. Banerjee, et al., Recent developments in Geant4 // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. A - 2016. - № 835. - P. 186-225.

[65] Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkov, N. D. Kovrizhnykh, et. al., First experiment at the Super Heavy Element Factory: High cross section of 288Mc in the 243Am+48Ca reaction and identification of the new isotope 264Lr // Phys. Rev. C - 2022. - №106.

- L031301.

[66] G. Schiwietz, P.L. Grande, Improved charge-state formulas // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B - 2001. - №175-177. - P. 125-131.

[67] H.D. Betz, Charge states and charge-changing cross sections of fast heavy ions penetrating through gaseous and solid media // Rev. Mod. Phys. - 1972. - №44. - P. 465-539.

[68] Y.T. Oganessian, V.K. Utyonkov, Y. V. Lobanov, et. al., Average charge states of heavy atoms in dilute hydrogen // Phys. Rev. C. - 2001. - №64. - 64309

[69] K. Subotic, Yu. Ts. Oganessian, V.K. Utyonkov, et. al., Evaporation residue collection efficiencies and position spectra of the Dubna gas-filled recoil separator // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 2002. - №481 (1-3). - P. 71-80

[70] V. Ninov, K.E. Gregorich, C.A. McGrath, The Berkeley gas-filled separator // AIP Conf. Proc. - 1998. - №455. - P. 704-707

[71] A. Semchenkov, W. Brüchle, E. Jäger, et. al., The TransActinide separator and chemistry apparatus (TASCA) at GSI - optimization of ion-optical structures and magnet designs // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. - 2008. - №266(19-20). -P. 4153-4161

[72] D. Kaji, K. Morita, K. Morimoto, et. al., Status of heavy element synthesis in RIKEN // J. Radioanal. Nucl. Chem. - 2008. - №255. - P. 77-80

[73] D. Kaji, K. Morimoto, N. Sato, A. Yoneda, K. Morita, Gas-filled recoil ion separator GARIS-II // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. - 2013. - №317(B). -P. 311-314

[74] Y.T. Oganessian, V.K. Utyonkov, A.G. Popeko, D.I. Solovyev, et al. DGFRS-2— A gas-filled recoil separator for the Dubna Super Heavy Element Factory // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. A. - 2022. - №1033. - 166640.

[75] J.M. Nitschke, A high intensity heavy-ion recoil-target system // Nucl. Instrum. Methods. - 1976. - №138 (3). - P. 393-406

[76] D. Marx, F. Nickel, G. Munzenberg, et. al. A rotating target wheel with thin targets for heavy ion beams of high current densities // Nucl. Instrum. Methods. - 1979. -№163. - P. 15-20

[77] S. Antalic, P. Cagarda, D. Ackermann, et. al. Target cooling for high-current experiments at SHIP // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 2004. - №530 (3).

- P. 185-193

[78] N. Yu. Kazarinov, G.G. Gulbekyan, V.I. Kazacha, Stationary temperature distribution in a rotating ring-shaped target // Phys. Part. Nuclei Lett. - 2018. - №15 (3).

- P. 319-322

[79] R.N. Sagaidak, Durability of Targets and Foils Irradiated by Intense Heavy Ion Beams in Experiments on Synthesis of Superheavy Nuclei // Phys. Part. Nuclei Lett.

- 2017. - №14 (5). - P. 747-761.

[80] R.N. Sagaidak, Durability of targets and foils in experiments on synthesis of superheavy nuclei // IL NUOVO CIMENTO C. - 2019. - №42. - P. 1-4.

[81] G.N. Ivanov, A device for heavy ion beam input into a Gas-Filled Magnetic Separator // Heavy Ion Physics, Scientific Report 1989-1990, edt. by Pustyl'nik. JINR E7-91-75, Dubna. - 1991. - P. 162-163.

[82] "From ENSDF database as of April 26, 2022. Version available at http: //www.nndc. bnl. gov/ensarchival s/"

[83] Z.K. Silagadze, A new algorithm for automatic photopeak searches // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 1996. - № 376 (3). - P. 451-454.

[84] M. Morhac, J. Kliman, V. Matousek, M. Veselsky, I. Turzo, Identification of peaks in multidimensional coincidence gamma-ray spectra // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 2000. - №443 (1) - P. 108-125.

[85] M. Morhac, J. Kliman, V. Matousek, M. Veselsky, I. Turzo, Background elimination methods for multidimensional gamma-ray spectra. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 1997. - №401 (1) - P. 113-132.

[86] C.G. Ryan, E. Clayton, W.L. Griffin, S.H. Sie, D.R. Cousens, SNIP, a statistics-sensitive background treatment for the quantitative analysis of PIXE spectra in geoscience applications. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. - 1998. - №34 (3)

- P. 396-402.

[87] P Bandzuch, M Morhac, J Kristiakn, Study of the Van Cittert and Gold iterative methods of deconvolution and their application in the deconvolution of experimental spectra of positron annihilation, // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 1997. -№384 (2-3) - P. 506-515.

[88] M.A. Mariscotti, A method for identification of peaks in the presence of background and its application to spectrum analysis // Nucl. Instrum. Methods - 1967.

- №50. - P. 309-320.

[89] I. Hughes and T. Hase, Measurements and their Uncertainties: A practical guide to modern error analysis. - Oxford University Press, 2010. - 160 p.

[90] D. I. Solovyev, N. D. Kovrizhnykh, V. K. Utyonkov, et. al, Simulated and experimental characteristics of a gas-filled recoil separator DGFRS-2 // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. - 2023. - №87 (8).

[91] J. Khuyagbaatar, V.P. Shevelko, A. Borschevsky, C.E. Düllmann, I.Y. Tolstikhina, A. Yakushev, Average charge states of heavy and superheavy ions passing through a rarified gas: Theory and experiment // Phys. Rev. A - At. Mol. Opt. Phys. - 2013. -№88. - P. 1-8.

[92] Yu.Ts. Oganessian, V.K. Utyonkov, D.I. Solovyev, et. al, Average charge states of heavy ions in rarefied hydrogen // Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A.

- 2023. - №1048. - 167978.

[93] K.E. Gregorich, W. Loveland, D. Peterson et. al., Attempt to confirm superheavy element production in the 48Ca+238U reaction // Phys. Rev. C. - 2005. - №72. -014605,

[94] K.E. Gregorich, Simulation of recoil trajectories in gas-filled magnetic separators // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 2013. - №711. - Р. 47-59

[95] L.C. Northcliffe, R. Schilling, Range and stopping-power tables for heavy ions // At. Data Nucl. Data Tables. - 1970. - №7 - Р. 233-463.

[96] N. Bohr, Scattering and Stopping of Fission Fragments // Phys. Rev. - 1940. -№58. - Р. 654-655

[97] W.E. Lamb, Passage of Uranium Fission Fragments Through Matter // Phys. Rev. - 1940. - №58. - Р. 696-702

[98] L.A. Petrov, V.A. Karnaukhov, D.D. Bogdanov // Sov. Phys.—JETP. - 1971. -№32. - Р. 1042-1044.

[99] A. Ghiorso, S. Yashita, M.E. Leino, et. al., Sassy, a gas-filled magnetic separator for the study of fusion reaction products // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. -1988. - №269. - Р. 192-201

[100] V. P. Shevelko, N. Winckler, I. Y. Tolstikhina, Gas-pressure dependence of charge-state fractions and mean charges of 1.4 MeV/u-uranium ions stripped in molecular hydrogen // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. - 2016. - №377. - Р. 77-82

[101] Khuyagbaatar, J., Ackermann, D., Andersson, et. al., Study of the average charge states of 188Pb and 252,254No ions at the gas-filled separator TASCA // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 2012. - №689. - Р. 40-46

[102] Новиков Н.В. Сечения перезарядки и распределение по зарядам в пучках ускоренных ионов, проходящих через газообразные и твердые мишени: дис. др физ.-мат. наук: 01.04.20. - Москва, 2017. - 233 с.

[103] Yu.Ts. Oganessian, V.K. Utyonkov, D. Ibadullayev, et. al., Investigation of 48Ca-induced reactions with 242Pu and 238U targets at the JINR Superheavy Element Factory // Phys. Rev. C - 2022. - №106. - 026412

[104] Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkov, N. D. Kovrizhnykh et. al., New isotope 286Mc produced in the 243Am + 48Ca reaction // Phys. Rev. C - 2022. - №106. - 064306

[105] Yu. Ts. Oganessian, V.K. Utyonkov, et al., Measurements of cross sections for the fusion-evaporation reactions 204,206,207,208pb+48Ca and 207Pb+34S: Decay properties of the even-even nuclides 238Cf and 250No // Phys. Rev. C - 2001. - №64. - 054606

[106] B. Sulignano, S. Heinz, et, al., Identification of a K isomer in 252No // Eur. Phys. J. A. - 2007. - №33 (4). - P. 327-331

[107] J.M. Gates, Ch. E. Düllmann, et al., First superheavy element experiments at the GSI recoil separator TASCA: The production and decay of element 114 in the 244Pu(48Ca,3-4n) reaction // Phys. Rev. C - 2011. - №83. - 054618

[108] [Электронный ресурс] URL: https://Geant4-userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/PhysicsReferenceManual/fo/PhysicsReferenceMa nual.pdf (дата обращения: 19.05.2023).

[109] Haghighat A. Monte Carlo Methods for Particle Transport. - 2 ed. - CRC Press, 2022. - 310 p.

[110] J.F. Ziegler, M.D. Ziegler, J.P. Biersack, SRIM - The stopping and range of ions in matter // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. - 2010. - №268. - Р. 1818-1823

[111] Meng Wang, G. Audi, F.G. Kondev, W.J. Huang, S. Naimi, Xing Xu, The Ame2016 atomic mass evaluation // Chinese Physics C. - 2017. - № 41(3). -030003.

[112] W.D. Myers, W.J. Swiatecki, Average nuclear properties // Annals of physics -1969. - №55. - Р. 395-505

[113] A.S. Zubov, V.V. Sargsyan, G.G. Adamian, N.V. Antonenko, Population of ground-state rotational bands of superheavy nuclei produced in complete fusion reactions // Phys. Rev. C - 2011. - №84. - 044320

[114] G.N. Simonoff, J.M. Alexander, Angular-Momentum Effects on Neutron Emission by Dy and Tb Compound Nuclei // Physical Review B - 1964. - №133 (1B). - Р. 104-113

[115] L. Corradi, B.R. Behera, E. Fioretto, et. al., Excitation functions for 208 211Fr produced in the 18O+197Au fusion reaction // Phys. Rev. C - 2005. - №71. -014609

[116] D.J. Hinde, J.R. Leigh, J.O. Newton, W. Galster, S. Sie, Fission and evaporation competition in 200Pb // Nuclear Physics A - 1982. - №385. - Р. 109-132

[117] M.H. Mendenhall, R.A. Weller, An algorithm for computing screened coulomb scattering in Geant4 matter // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. - 2005. - №227. - Р. 420-430

[118] R.N. Sagaidak, V.K. Utyonkov, F. Scarlassara, Simulation of angular and energy distributions for heavy evaporation residues using statistical model approximations and TRIM code matter // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. А. - 2013. - №700. -Р. 111-123

[119] R. Sagaidak, Empirical relations for heavy-ion equilibrated charges and charge-changing cross sections in diluted H2 with application// Eur. Phys. J. D. - 2021. -№75 (8). - 220

[120] J. R. Dormand, P. J. Prince, A family of embedded Runge-Kutta formulae // Journal of Computational and Applied Mathematics - 1980. - №6(1). - Р. 19-26

[121] Electromagnetic Field — Book For Application Developers 11.1documentation [Электронный ресурс] URL: https://geant4-userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/ForApplicationDeveloper/html/Detector/electroM agneticField.html (дата обращения: 04.06.2023).

[122] A.G. Popeko, On-line separators for the Dubna Superheavy Element Factory // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. - 2016. - №376. - Р. 144-149

[123] D.I. Solovyev, N.D. Kovrizhnykh, G.G. Gulbekyan et.al, Simulation of ion optics in a gas-filled solenoid GASSOL // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. А. - 2023. -№1052. -168263

[124] E. K. Koshurnikov, K. B. Gikal, G. G. Gulbekyan, S. Cuneo, V. Yu. Okhrimenko, D. I. Solovyov, D. Torazza Magnetic System of the Gas-Filled Separator GASSOL

for Studying Properties of Superheavy Elements // Phys. Part. Nucl. Lett. - 2023. -№54(4). - P. 776-787.

[125] C.E. Dullmann, Superheavy elements at GSI: A broad research program with element 114 in the focus of physics and chemistry // Radiochim. Acta. - 2012. -№100. - P. 67-74

[126] V. Kumar, Understanding the focusing of charged particle beams in a solenoid magnetic field // Am. J. Phys. - 2009. - №77. - P. 737-741