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鿔的同位素

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事实速览 同位素, 衰变 ...

同位素

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  1. 画上#号的数据代表没有经过实验的证明,仅为理论推测。
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核合成

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

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。

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热聚变

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。

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衰变产物

更多信息 蒸发残留, 观测到的鿔同位素 ...

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
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参考文献

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