鎶的同位素
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圖表
编辑| 符號 | Z | N | 同位素質量（u） [n 1][n 2] |
半衰期 [n 2] |
衰變 方式 |
衰變 產物 |
原子核 自旋[n 1] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 激發能量[n 2] | |||||||
| 277Cn | 112 | 165 | 277.16364(15)# | 1.1(7) ms [0.69(+69−24) ms] |
α | 273Ds | 3/2+# |
| 281Cn | 112 | 169 | 281.16975(42)# | 130 ms[3] | α | 277Ds | 3/2+# |
| 282Cn | 112 | 170 | 282.1705(7)# | 0.8 ms | SF | (various) | 0+ |
| 283Cn | 112 | 171 | 283.17327(65)# | 4 s | α (90%) | 279Ds | |
| SF (10%) | (various) | ||||||
| 283mCn[n 3] | 5 min | SF | (various) | ||||
| 284Cn | 112 | 172 | 284.17416(91)# | 97 ms | SF | (various) | 0+ |
| 285Cn | 112 | 173 | 285.17712(60)# | 29 s | α | 281Ds | 5/2+# |
| 285mCn[n 3] | 8.9 min | α | 281mDs | ||||
核合成
编辑諸如鎶等超重元素都是在粒子加速器中用離子轟擊輕元素，誘導核聚變反應而產生的。大部分鎶的同位素可用這種方式直接合成，但一些較重的則只發現於更重元素的衰變產物中。[4]
核聚變反應根據所涉及的能量被分為“熱聚變”和“冷聚變”。在熱核聚變反應中，高能量的輕離子加速撞向質量高的目標體（多數用錒系元素），從而產生高激發能（約40至50 MeV）的複核，並可能釋放3至5個中子。[4]在冷聚變反應中，產生的原子核激發能（約10至20 MeV）相對較低，這降低了發生裂變反應的概率。原子核冷卻到基態時，只釋放一個或兩個中子，因此產物的中子數可較高。[5]此處所說的冷聚變反應有別於在室溫條件下發生的核聚變反應（見冷聚變）。[6]
冷聚變
编辑1996年重离子研究所首次進行合成鎶的冷核聚變反應，并報告檢測到兩個277Cn的衰變鏈。
2000年，他們撤回了這項發現。在2000年重複進行的反應中，他們又合成了一個鎶原子。他們在2002年試圖測量1n激發能時，因70Zn束失敗而未能取得結果。日本理化學研究所於2004年證實了277Cn的發現。他們進一步發現了兩個277Cn原子，並確認了整個衰變鏈的衰變數據。
277Cn合成成功後，重离子研究所在1997年使用68Zn進行了反應，以研究同位旋（富含中子）對化學產量的影響。
科學家發現，用62Ni和64Ni離子合成鐽同位素時能提高產量，因此開啟了這項實驗。由於沒有檢測到275Cn的衰變鏈，所以截面限制在1.2 pb。
1990年，一些初步跡象顯示，用能量為幾個GeV的質子照射鎢目標體後，形成了鎶的同位素。重离子研究所和耶路撒冷大學因此合作研究了下列反應。
他們探測到一些自發裂變活動和12.5 MeV能量的α衰變，並將兩者的源頭指向輻射俘獲產物272Cn或1n蒸發殘留物271Cn。要證實這些結論，需要進行更多的研究。
熱聚變
编辑1998年，俄羅斯杜布納Flerov核研究實驗室（FLNR）開始了一個研究項目：使用鈣-48核的熱聚變反應來合成超重元素。1998年3月，他們聲稱已經達到以下反應：
(x=3,4)
新合成的283Cn自發裂變成較輕的核素，半衰期約為5分鐘。[7]
該產物的半衰期足夠長，所以科學家首次開始針對鎶進行化學氣態實驗。2000年，杜布納的Yuri Yukashev重復實驗，但未能證實任何半衰期為5分鐘的自發裂變。2001年重復的實驗中，自發裂變產生的八塊碎片積累於低溫部分，這表明鎶具有類似氡的屬性。不過，現在有些科學家高度懷疑這些結果的由來。為了確認鎶的合成，同一個團隊在2003年1月成功地重復了反應，證實了衰變模式和半衰期。他們還能夠計算出自發裂變活動質量的估值，約為285。這有助證實該同位素的發現。[8]
美國勞倫斯伯克利國家實驗室團隊在2002年進行反應時無法檢測到任何自發裂變，計算的截面限制在1.6 pb。[9]
2003至2004年，杜布納的團隊使用了「杜布納天然氣填充反沖分離器」（DGFRS）重復進行了反應。這一次，283Cn以9.53 MeV進行α衰變，半衰期約為4分鐘。研究人員也在4n通道中觀察到282Cn（釋放出4個中子）。[9]
2003年，德國重離子研究所也參與尋找長度為5分鐘的自發裂變活動。和杜布納團隊的結果相似，他們也能夠在低溫部分探測到七塊自發裂變碎片。然而，這些自發裂變事件之間並無關聯，因此不是鎶原子核直接自發裂變產生的。這使科學家質疑鎶的化學特性是否真的和氡相似。[10]在杜布納團隊公佈283Cn的不同衰變屬性後，重離子研究所團隊在2004年9月重復進行實驗。他們無法檢測到任何自發裂變事件，並計算出檢測一個事件的截面限制，約為1.6 pb。
2005年5月，重離子研究所進行了物理實驗，探測到單個283Cn原子進行了短半衰期的自發裂變，這意味著存在未知的自發裂變分支。[11]然而，杜布納一開始已觀察到數次直接的自發裂變事件，但他們假定沒有探測到母核的α衰變。這些結果表明實際並不存在這個母核的α衰變事件。
2006年，保羅謝爾研究所和Flerov核研究實驗室聯合進行實驗，以研究鎶的化學性質。實驗證實了283Cn的新衰變數據。他們在287Fl的衰變產物中觀測到兩個283Cn原子。實驗表明，鎶具有12族典型的屬性，是化學性質不穩定的金屬。
重離子研究所的小組在2007年1月成功地重現了他們的物理實驗，並檢測到三個283Cn原子，終於確認了283Cn的確是經α衰變和自發裂變的。[2]
長度為5分鐘的自發裂變活動至今尚待證實。它可能源自一種同核異構體：283bCn。其產量收到了具體生產方式的影響。
Flerov核研究實驗室小組於2004年研究了這個反應。他們無法檢測到任何鎶原子，計算的截面限制為0.6 pb。該小組認為，這表明中子質量數會影響複核的蒸發殘渣的產量。
衰變產物
编辑| 蒸發殘留 | 觀測到的鎶同位素 |
|---|---|
| 285Fl | 281Cn[12] |
| 294Og, 290Lv, 286Fl | 282Cn[13] |
| 291Lv, 287Fl | 283Cn[14] |
| 292Lv, 288Fl | 284Cn[15] |
| 293Lv, 289Fl | 285Cn[16] |
科學家也曾在鈇的衰變產物中觀察到鎶。鈇目前有五種已知的同位素，全都會經α衰變成為鎶原子，質量數介乎281至285。其中質量數281、284和285的鎶同位素迄今只出現在鈇的衰變產物中。鈇本身也是鉝或鿫的衰變產物。至今已知的其他元素都不會衰變成鎶。
例如，2006年5月，杜布納小組（聯合核研究所）確定282Cn是鿫的α衰變鏈的最終產物。該產物經過自發裂變成為較輕的核素。[13]
於1999年科學家聲稱合成了293Og，報告指出281Cn以10.68MeV能量進行α衰變，半衰期為0.9毫秒。[17]報告在2001年遭撤回。281Cn終於在2010年被合成，其衰變特性不符合此前的數據。[12]
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参考文獻
编辑- ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K.; Ibadullayev, D.; et al. Investigation of 48Ca-induced reactions with 242Pu and 238U targets at the JINR Superheavy Element Factory. Physical Review C. 2022, 106 (24612). Bibcode:2022PhRvC.106b4612O. doi:10.1103/PhysRevC.106.024612.
- ^ 2.0 2.1 S. Hofmann; et al. The reaction 48Ca + 238U -> 286112* studied at the GSI-SHIP. Eur. Phys. J. A. 2007, 32 (3): 251–260. Bibcode:2007EPJA...32..251H. doi:10.1140/epja/i2007-10373-x.
- ^ V. K. Utyonkov. Synthesis of superheavy nuclei at limits of stability: 239,240Pu + 48Ca and 249-251Cf + 48Ca reactions (PDF). Super Heavy Nuclei International Symposium, Texas A & M University, College Station TX, USA. March 31 – April 2, 2015 [2015-11-16]. （原始内容 (PDF)存档于2015-06-06）.
- ^ 4.0 4.1 Barber, Robert C.; Gäggeler, Heinz W.; Karol, Paul J.; Nakahara, Hiromichi; Vardaci, Emanuele; Vogt, Erich. Discovery of the element with atomic number 112 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2009, 81 (7): 1331. doi:10.1351/PAC-REP-08-03-05.
- ^ Armbruster, Peter & Munzenberg, Gottfried. Creating superheavy elements. Scientific American. 1989, 34: 36–42.
- ^ Martin Fleischmann. Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium. Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 10 April 1989, 261 (2): 301–308. doi:10.1016/0022-0728(89)80006-3.
- ^ Oganessian; Yeremin, A.V.; Gulbekian, G.G.; Bogomolov, S.L.; Chepigin, V.I.; Gikal, B.N.; Gorshkov, V.A.; Itkis, M.G.; Kabachenko, A.P.; et al. Search for new isotopes of element 112 by irradiation of 238U with 48Ca. Eur. Phys. J. A. 1999, 5 (1): 63–68. Bibcode:1999EPJA....5...63O. doi:10.1007/s100500050257.
- ^ Yu Ts Oganessian; et al. Second Experiment at VASSILISSA separator on the synthesis of the element 112. Eur. Phys. J. A. 2004, 19 (1): 3–6. Bibcode:2004EPJA...19....3O. doi:10.1140/epja/i2003-10113-4.
- ^ 9.0 9.1 W. Loveland, K. E. Gregorich, J. B. Patin, D. Peterson, C. Rouki, P. M. Zielinski, and K. Aleklett. Search for the production of element 112 in the 48Ca+238U reaction. Phys. Rev. C. 2002, 66 (4): 044617. Bibcode:2002PhRvC..66d4617L. arXiv:nucl-ex/0206018
. doi:10.1103/PhysRevC.66.044617.
- ^ S. Soverna. Indication for a gaseous element 112 (PDF) 2003. GSI Scientific Report: 187. 2003. （原始内容 (PDF)存档于2007-03-29）.
- ^ S. Hofmann; et al. Search for Element 112 Using the Hot Fusion Reaction 48Ca + 238U (PDF) 2005. GSI Scientific Report: 191. 2005. （原始内容 (PDF)存档于2012-03-03）.
- ^ 12.0 12.1 Public Affairs Department. Six New Isotopes of the Superheavy Elements Discovered: Moving Closer to Understanding the Island of Stability. Berkeley Lab. October 26, 2010 [April 25, 2011]. （原始内容存档于2021-07-05）.
- ^ 13.0 13.1 Oganessian, Yu. Ts.; et al. Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the 249Cf and 245Cm+48Ca fusion reactions. Physical Review C. 2006, 74 (4): 044602. Bibcode:2006PhRvC..74d4602O. doi:10.1103/PhysRevC.74.044602.
- ^ Yeremin, A. V.; Oganessian, Yu. Ts.; Popeko, A. G.; Bogomolov, S. L.; Buklanov, G. V.; Chelnokov, M. L.; Chepigin, V. I.; Gikal, B. N.; Gorshkov, V. A. Synthesis of nuclei of the superheavy element 114 in reactions induced by 48Ca. Nature. 1999, 400 (6741): 242. Bibcode:1999Natur.400..242O. doi:10.1038/22281.
- ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G.; Bogomolov, S. Synthesis of superheavy nuclei in the 48Ca+244Pu reaction: 288114. Physical Review C. 2000, 62 (4): 041604. Bibcode:2000PhRvC..62d1604O. doi:10.1103/PhysRevC.62.041604.
- ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G.; Bogomolov, S. Measurements of cross sections for the fusion-evaporation reactions 244Pu(48Ca,xn)292−x114 and 245Cm(48Ca,xn)293−x116. Physical Review C. 2004, 69 (5): 054607. Bibcode:2004PhRvC..69e4607O. doi:10.1103/PhysRevC.69.054607.
- ^ Ninov, Viktor; et al. Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of 86
Kr
with 208
Pb
. Physical Review Letters. 1999, 83 (6): 1104–1107. Bibcode:1999PhRvL..83.1104N. doi:10.1103/PhysRevLett.83.1104.（已撤稿)
- Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
- Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （页面存档备份，存于互联网档案馆），Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （页面存档备份，存于互联网档案馆） (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.