鿔的同位素
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图表
编辑| 符号 | Z | N | 同位素质量（u） [n 1][n 2] |
半衰期 [n 2] |
衰变 方式 |
衰变 产物 |
原子核 自旋[n 1] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 激发能量[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
编辑诸如鿔等超重元素都是在粒子加速器中用离子轰击轻元素，诱导核聚变反应而产生的。大部分鿔的同位素可用这种方式直接合成，但一些较重的则只发现于更重元素的衰变产物中。[4]
核聚变反应根据所涉及的能量被分为“热聚变”和“冷聚变”。在热核聚变反应中，高能量的轻离子加速撞向质量高的目标体（多数用锕系元素），从而产生高激发能（约40至50 MeV）的复核，并可能释放3至5个中子。[4]在冷聚变反应中，产生的原子核激发能（约10至20 MeV）相对较低，这降低了发生裂变反应的概率。原子核冷却到基态时，只释放一个或两个中子，因此产物的中子数可较高。[5]此处所说的冷聚变反应有别于在室温条件下发生的核聚变反应（见冷聚变）。[6]
冷聚变
编辑1996年重离子研究所首次进行合成鿔的冷核聚变反应，并报告检测到两个277Cn的衰变链。
2000年，他们撤回了这项发现。在2000年重复进行的反应中，他们又合成了一个鿔原子。他们在2002年试图测量1n激发能时，因70Zn束失败而未能取得结果。日本理化学研究所于2004年证实了277Cn的发现。他们进一步发现了两个277Cn原子，并确认了整个衰变链的衰变数据。
277Cn合成成功后，重离子研究所在1997年使用68Zn进行了反应，以研究同位旋（富含中子）对化学产量的影响。
科学家发现，用62Ni和64Ni离子合成𫟼同位素时能提高产量，因此开启了这项实验。由于没有检测到275Cn的衰变链，所以截面限制在1.2 pb。
1990年，一些初步迹象显示，用能量为几个GeV的质子照射钨目标体后，形成了鿔的同位素。重离子研究所和耶路撒冷大学因此合作研究了下列反应。
他们探测到一些自发裂变活动和12.5 MeV能量的α衰变，并将两者的源头指向辐射俘获产物272Cn或1n蒸发残留物271Cn。要证实这些结论，需要进行更多的研究。
热聚变
编辑1998年，俄罗斯杜布纳Flerov核研究实验室（FLNR）开始了一个研究项目：使用钙-48核的热聚变反应来合成超重元素。1998年3月，他们声称已经达到以下反应：
(x=3,4)
新合成的283Cn自发裂变成较轻的核素，半衰期约为5分钟。[7]
该产物的半衰期足够长，所以科学家首次开始针对鿔进行化学气态实验。2000年，杜布纳的Yuri Yukashev重复实验，但未能证实任何半衰期为5分钟的自发裂变。2001年重复的实验中，自发裂变产生的八块碎片积累于低温部分，这表明鿔具有类似氡的属性。不过，现在有些科学家高度怀疑这些结果的由来。为了确认鿔的合成，同一个团队在2003年1月成功地重复了反应，证实了衰变模式和半衰期。他们还能够计算出自发裂变活动质量的估值，约为285。这有助证实该同位素的发现。[8]
美国劳伦斯伯克利国家实验室团队在2002年进行反应时无法检测到任何自发裂变，计算的截面限制在1.6 pb。[9]
2003至2004年，杜布纳的团队使用了“杜布纳天然气填充反冲分离器”（DGFRS）重复进行了反应。这一次，283Cn以9.53 MeV进行α衰变，半衰期约为4分钟。研究人员也在4n通道中观察到282Cn（释放出4个中子）。[9]
2003年，德国重离子研究所也参与寻找长度为5分钟的自发裂变活动。和杜布纳团队的结果相似，他们也能够在低温部分探测到七块自发裂变碎片。然而，这些自发裂变事件之间并无关联，因此不是鿔原子核直接自发裂变产生的。这使科学家质疑鿔的化学特性是否真的和氡相似。[10]在杜布纳团队公布283Cn的不同衰变属性后，重离子研究所团队在2004年9月重复进行实验。他们无法检测到任何自发裂变事件，并计算出检测一个事件的截面限制，约为1.6 pb。
2005年5月，重离子研究所进行了物理实验，探测到单个283Cn原子进行了短半衰期的自发裂变，这意味着存在未知的自发裂变分支。[11]然而，杜布纳一开始已观察到数次直接的自发裂变事件，但他们假定没有探测到母核的α衰变。这些结果表明实际并不存在这个母核的α衰变事件。
2006年，保罗谢尔研究所和Flerov核研究实验室联合进行实验，以研究鿔的化学性质。实验证实了283Cn的新衰变数据。他们在287Fl的衰变产物中观测到两个283Cn原子。实验表明，鿔具有12族典型的属性，是化学性质不稳定的金属。
重离子研究所的小组在2007年1月成功地重现了他们的物理实验，并检测到三个283Cn原子，终于确认了283Cn的确是经α衰变和自发裂变的。[2]
长度为5分钟的自发裂变活动至今尚待证实。它可能源自一种同核异构体：283bCn。其产量收到了具体生产方式的影响。
Flerov核研究实验室小组于2004年研究了这个反应。他们无法检测到任何鿔原子，计算的截面限制为0.6 pb。该小组认为，这表明中子质量数会影响复核的蒸发残渣的产量。
衰变产物
编辑| 蒸发残留 | 观测到的鿔同位素 |
|---|---|
| 285Fl | 281Cn[12] |
| 294Og, 290Lv, 286Fl | 282Cn[13] |
| 291Lv, 287Fl | 283Cn[14] |
| 292Lv, 288Fl | 284Cn[15] |
| 293Lv, 289Fl | 285Cn[16] |
科学家也曾在𫓧的衰变产物中观察到鿔。𫓧目前有五种已知的同位素，全都会经α衰变成为鿔原子，质量数介乎281至285。其中质量数281、284和285的鿔同位素迄今只出现在𫓧的衰变产物中。𫓧本身也是𫟷或鿫的衰变产物。至今已知的其他元素都不会衰变成鿔。
例如，2006年5月，杜布纳小组（联合核研究所）确定282Cn是鿫的α衰变链的最终产物。该产物经过自发裂变成为较轻的核素。[13]
于1999年科学家声称合成了293Og，报告指出281Cn以10.68MeV能量进行α衰变，半衰期为0.9毫秒。[17]报告在2001年遭撤回。281Cn终于在2010年被合成，其衰变特性不符合此前的数据。[12]
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参考文献
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- 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.