stringtranslate.com

Изотопы нихония

Нихоний ( 113 Nh) — синтетический элемент . Поскольку он синтетический, стандартный атомный вес не может быть дан, и, как и все искусственные элементы, он не имеет стабильных изотопов . Первым синтезированным изотопом был 284 Nh как продукт распада 288 Mc в 2003 году. Первым непосредственно синтезированным изотопом был 278 Nh в 2004 году. Известно 6 радиоизотопов от 278 Nh до 286 Nh, а также неподтвержденные 287 Nh и 290 Nh. Самым долгоживущим изотопом является 286 Nh с периодом полураспада 9,5 секунд.

Список изотопов

  1. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  2. ^ # – Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций от поверхности массы (TMS).
  3. ^ Способы распада:
  4. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается как продукт распада 287 Mc
  5. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается как продукт распада 288 Mc
  6. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 293 Ts
  7. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 294 Ts
  8. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 287 Fl; не подтверждено
  9. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 290 Fl и 294 Lv; не подтверждено

Изотопы и ядерные свойства

Нуклеосинтез

Сверхтяжелые элементы, такие как нихоний, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорителях частиц , которые вызывают реакции синтеза . В то время как большинство изотопов нихония могут быть синтезированы непосредственно таким образом, некоторые более тяжелые из них наблюдались только как продукты распада элементов с более высокими атомными номерами . [6]

В зависимости от задействованных энергий первые делятся на «горячие» и «холодные». В реакциях горячего синтеза очень легкие, высокоэнергетические снаряды ускоряются в направлении очень тяжелых мишеней ( актинидов ), что приводит к образованию составных ядер с высокой энергией возбуждения (~40–50  МэВ ), которые могут либо делиться, либо испарять несколько (от 3 до 5) нейтронов. [7] В реакциях холодного синтеза полученные слитые ядра имеют относительно низкую энергию возбуждения (~10–20 МэВ), что снижает вероятность того, что эти продукты подвергнутся реакциям деления. Поскольку слитые ядра охлаждаются до основного состояния , им требуется испускание только одного или двух нейтронов, и, таким образом, допускается генерация более богатых нейтронами продуктов. [6] Последнее является отличной концепцией от той, где ядерный синтез, как утверждается, достигается при условиях комнатной температуры (см. холодный синтез ). [8]

Холодный синтез

До синтеза нихония командой RIKEN ученые из Института исследований тяжелых ионов (Gesellschaft für Schwerionenforschung) в Дармштадте , Германия, также пытались синтезировать нихоний путем бомбардировки висмута-209 цинком-70 в 1998 году. В двух отдельных прогонах реакции не было обнаружено атомов нихония. [9] Они повторили эксперимент в 2003 году снова, но безуспешно. [9] В конце 2003 года новая команда в RIKEN, используя свой эффективный аппарат GARIS, попыталась провести реакцию и достигла предела в 140 фб. В декабре 2003 года — августе 2004 года они прибегли к «грубой силе» и проводили реакцию в течение восьми месяцев. Им удалось обнаружить один атом 278 Nh. [10] Они повторили реакцию несколько раз в 2005 году и смогли синтезировать второй атом, [11] а затем третий в 2012 году. [12]

В таблице ниже приведены различные комбинации мишеней и снарядов, которые могут быть использованы для образования составных ядер с Z=113.

Горячий синтез

В июне 2006 года группа ученых из Дубны и Ливермора синтезировала нихоний напрямую, бомбардируя мишень из нептуния -237 ускоренными ядрами кальция-48 , в поисках более легких изотопов 281 Nh и 282 Nh и продуктов их распада, чтобы получить представление о стабилизирующих эффектах закрытых нейтронных оболочек при N = 162 и N = 184: [13]

237
93Нп
+48
20Ca
→282
113Нч
+ 31 0н

Были обнаружены два атома 282 Nh. [13]

Как продукт распада

Нихоний был обнаружен как продукт распада московия (через альфа-распад). В настоящее время у московия есть пять известных изотопов; все они подвергаются альфа-распаду, становясь ядрами нихония с массовыми числами от 282 до 286. Родительские ядра московия могут сами быть продуктами распада теннессина . Он также может встречаться как продукт распада флеровия (через захват электронов), а родительские ядра флеровия могут сами быть продуктами распада ливермория . [16] Например, в январе 2010 года группа из Дубны ( ОИЯИ ) идентифицировала нихоний-286 как продукт распада теннессина через последовательность альфа-распада: [14]

294
117Тс
→290
115Мак
+4
2Он
290
115Мак
→286
113Нч
+4
2Он

Теоретические расчеты

Поперечные сечения остатков испарения

В таблице ниже приведены различные комбинации мишеней-снарядов, для которых расчеты дали оценки выходов сечения из различных каналов испарения нейтронов. Приведен канал с самым высоким ожидаемым выходом.

DNS = Двуядерная система; σ = поперечное сечение

Ссылки

  1. ^ abcd Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "Оценка ядерных свойств NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ abc Hofmann, S.; Heinz, S.; Mann, R.; Maurer, J.; Münzenberg, G.; Antalic, S.; Barth, W.; et al. (2016). «Замечания о барьерах деления SHN и поиске элемента 120». В Peninozhkevich, Yu. E.; Sobolev, Yu. G. (ред.). Exotic Nuclei: EXON-2016 Proceedings of the International Symposium on Exotic Nuclei . Exotic Nuclei. стр. 155–164. ISBN 9789813226555.
  3. ^ ab Хофманн, С.; Хайнц, С.; Манн, Р.; Маурер, Й.; Мюнценберг, Г.; Анталич, С.; Барт, В.; и др. (2016). «Обзор сверхтяжелых ядер четных элементов и поиск элемента 120». The European Physics Journal A . 2016 (52). doi :10.1140/epja/i2016-16180-4.
  4. ^ Ван, Мэн; Хуан, ВДж; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки*». Chinese Physics C. 45 ( 3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  5. ^ abcdef Оганесян, Ю. Ц.; Утёнков, В. К.; Коврижных, НД; и др. (2022). "Новый изотоп 286Mc, полученный в реакции 243Am+48Ca". Physical Review C. 106 ( 64306): 064306. Bibcode : 2022PhRvC.106f4306O. doi : 10.1103/PhysRevC.106.064306 . S2CID  254435744.
  6. ^ ab Армбрустер, Питер и Мюнценберг, Готфрид (1989). «Создание сверхтяжелых элементов». Научный американец . 34 : 36–42.
  7. ^ Барбер, Роберт К.; Геггелер, Хайнц В.; Кароль, Пол Дж.; Накахара, Хиромичи; Вардачи, Эмануэле; Фогт, Эрих (2009). «Открытие элемента с атомным номером 112 (технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . 81 (7): 1331. doi : 10.1351/PAC-REP-08-03-05 .
  8. ^ Флейшманн, Мартин; Понс, Стэнли (1989). «Электрохимически индуцированный ядерный синтез дейтерия». Журнал электроаналитической химии и межфазной электрохимии . 261 (2): 301–308. doi :10.1016/0022-0728(89)80006-3.
  9. ^ ab "Search for element 113" Архивировано 2012-02-19 в Wayback Machine , Hofmann et al., GSI report 2003. Получено 3 марта 2008 г.
  10. ^ Морита, Косуке; Моримото, Кодзи; Кадзи, Дайя; Акияма, Такахиро; Гото, Син-Ичи; Хаба, Хиромицу; Идегути, Эйдзи; Канунго, Ритупарна; и др. (2004). «Опыт по синтезу элемента 113 в реакции 209 Bi( 70 Zn, n) 278 113». Журнал Физического общества Японии . 73 (10): 2593–2596. Бибкод : 2004JPSJ...73.2593M. дои : 10.1143/JPSJ.73.2593.
  11. ^ Барбер, Роберт К.; Кароль, Пол Дж.; Накахара, Хиромичи; Вардачи, Эмануэле; Фогт, Эрих В. (2011). «Открытие элементов с атомными номерами, большими или равными 113 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . 83 (7): 1485. doi : 10.1351/PAC-REP-10-05-01 .
  12. ^ K. Morita; Morimoto, Kouji; Kaji, Daiya; Haba, Hiromitsu; Ozeki, Kazutaka; Kudou, Yuki; Sumita, Takayuki; Wakabayashi, Yasuo; Yoneda, Akira; Tanaka, Kengo; et al. (2012). "Новые результаты в производстве и распаде изотопа 278 113 113-го элемента". Журнал Физического общества Японии . 81 (10): 103201. arXiv : 1209.6431 . Bibcode : 2012JPSJ...81j3201M. doi : 10.1143/JPSJ.81.103201. S2CID  119217928.
  13. ^ ab Оганесян, Ю. Ц.; Утёнков, В.; Лобанов, Ю.; Абдуллин, Ф.; Поляков, А.; Сагайдак, Р.; Широковский, И.; Цыганов, Ю.; Войнов, А.; Гулбекян, Гулбекян; и др. (2007). "Синтез изотопа 282113 в реакции слияния 237Np+48Ca" (PDF) . Physical Review C. 76 ( 1): 011601(R). Bibcode :2007PhRvC..76a1601O. doi :10.1103/PhysRevC.76.011601.
  14. ^ abc Оганесян, Ю. Ц.; Абдуллин, Ф. Ш.; Бейли, ПД; Бенкер, Д. Э.; Беннетт, М. Э.; Дмитриев, СН; Эзольд, Дж. Гамильтон, Дж. Х.; и др. (2010). "Синтез нового элемента с атомным номером Z=117". Physical Review Letters . 104 (14): 142502. Bibcode :2010PhRvL.104n2502O. doi : 10.1103/PhysRevLett.104.142502 . PMID  20481935.
  15. ^ ab Оганесян, Ю. Ц.; Пенионжкевич, Ю. Е.; Черепанов, Е. А. (2007). "Самые тяжелые ядра, полученные в реакциях, вызванных 48 кальцием (свойства синтеза и распада)". Труды конференции AIP . Т. 912. С. 235–246. doi :10.1063/1.2746600.
  16. ^ Сонцогни, Алехандро. "Интерактивная карта нуклидов". Национальный центр ядерных данных: Брукхейвенская национальная лаборатория. Архивировано из оригинала 2007-08-07 . Получено 2008-06-06 .
  17. ^ Фэн, Чжао-Цин; Цзинь, Гэн-Мин; Ли, Цзюнь-Цин; Шайд, Вернер (2007). «Формирование сверхтяжелых ядер в реакциях холодного синтеза». Physical Review C. 76 ( 4): 044606. arXiv : 0707.2588 . Bibcode : 2007PhRvC..76d4606F. doi : 10.1103/PhysRevC.76.044606. S2CID  711489.
  18. ^ abcd Feng, Z.; Jin, G.; Li, J. (2009). "Производство новых сверхтяжелых ядер Z=108-114 с мишенями 238 U, 244 Pu и 248,250 Cm". Physical Review C. 80 ( 5): 057601. arXiv : 0912.4069 . doi :10.1103/PhysRevC.80.057601. S2CID  118733755.
  19. ^ Feng, Z; Jin, G; Li, J; Scheid, W (2009). «Производство тяжелых и сверхтяжелых ядер в реакциях массового синтеза». Nuclear Physics A. 816 ( 1–4): 33–51. arXiv : 0803.1117 . Bibcode : 2009NuPhA.816...33F. doi : 10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003. S2CID  18647291.