鎶的同位素

同位素

主要的鎶同位素
同位素 衰變
豐度 半衰期 (t1/2) 方式 能量
MeV
產物
283Cn 人造 3.81 [1] α 9.520[2] 279Ds
SF
285Cn 人造 30  α 9.15, 9.03? 281Ds
←Rg111 Nh113

圖表

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
  1. ^ 1.0 1.1 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明,僅為理論推測。
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 用括號括起來的數據代表不確定性。
  3. ^ 3.0 3.1 這個同位素未被確認

核合成

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

1996年重離子研究所首次進行合成鎶的冷核聚變反應,並報告檢測到兩個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,重離子研究所在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的質子照射目標體後,形成了鎶的同位素。重離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

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-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

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]


同位素列表
錀的同位素 鎶的同位素 鉨的同位素

參考文獻

  1. ^ 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. ^ 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. 
  3. ^ 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]. (原始內容 (PDF)存檔於2015-06-06). 
  4. ^ 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. 
  5. ^ Armbruster, Peter & Munzenberg, Gottfried. Creating superheavy elements. Scientific American. 1989, 34: 36–42. 
  6. ^ 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. 
  7. ^ 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. 
  8. ^ 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. ^ 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. 
  10. ^ S. Soverna. Indication for a gaseous element 112 (PDF) 2003. GSI Scientific Report: 187. 2003. (原始內容 (PDF)存檔於2007-03-29). 
  11. ^ S. Hofmann; et al. Search for Element 112 Using the Hot Fusion Reaction 48Ca + 238U (PDF) 2005. GSI Scientific Report: 191. 2005. (原始內容 (PDF)存檔於2012-03-03). 
  12. ^ 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]. (原始內容存檔於2021-07-05). 
  13. ^ 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. 
  14. ^ 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. 
  15. ^ 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. 
  16. ^ 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. 
  17. ^ 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)