同位素

主要的鿔同位素
同位素 衰变
丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量
MeV
产物
283Cn 人造 3.81 [1] α 9.520[2] 279Ds
SF
285Cn 人造 30  α 9.15, 9.03? 281Ds
←Rg111 Nh113

图表

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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
  1. ^ 1.0 1.1 画上#号的数据代表没有经过实验的证明,仅为理论推测。
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 用括号括起来的数据代表不确定性。
  3. ^ 3.0 3.1 这个同位素未被确认

核合成

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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

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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

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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-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

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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]


同位素列表
𬬭的同位素 鿔的同位素 鿭的同位素

参考文献

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  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]. (原始内容 (PDF)存档于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. (原始内容 (PDF)存档于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. (原始内容 (PDF)存档于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]. (原始内容存档于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)