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稳定岛

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理论推测的稳定岛的三维示意图
理论推测的稳定岛的三维示意图

稳定岛理论核子物理中的一个理论推测,核物理学家推测原子核质子数和中子数为“幻数”的超重元素会特别稳定。假如这个猜测正确的话,那么某些特定的超重元素的同位素将比其他同位素更稳定,这些同位素的放射性衰变过程可能会相对非常慢。

稳定岛理论最初是格伦·西奥多·西博格提出的。他认为原子核中的核子与原子核外的电子一样是分布在不同的“壳层”中的,实际上每个壳层就是一组相近的量子能级。不同壳层之间的能量差则比较大。假如一个原子核中的质子和中子正好填满一个壳层的话,那么每个核子之间的结合能就会达到最大,因此这个原子核就最稳定,比其附近核子没有填满或超出一个壳层的同位素要稳定。

饱和的壳层的中子和质子数被称为“幻数”(也称为“魔数”),中子和质子数同时为幻数的原子核被称为“双幻核”[1]。一个可能的中子魔数是184,可能的质子魔数是114、120和126,也就是说,298Fl304Ubn310Ubh可能比较稳定。这些同位素至今为止未能被合成。但Fl的带有114个质子和少于184个中子的同位素比元素周期表中邻近的元素的同位素的衰变要慢得多。

处于稳定岛的元素非常可能依然是放射性元素,只是它们相对于其附近的同位素“比较稳定”,虽然有人怀疑有些同位素的半衰期可能大于一日或甚至更长,但也可能小于一秒,而在目前发现的元素中,289Fl的半衰期为30秒,285Cn的半衰期为11分钟,293Lv的半衰期有0.05秒,跟附近的元素比起来是很惊人的。

已发现之超重元素的最稳定同位素 (Z ≥ 104)
元素 原子序 最长寿同位素 最长寿同位素之半衰期[a]
Publications
[2][3]
NUBASE 2016
[4]
𬬻 104 267Rf 1.3小时 2.5小时
𬭊 105 268Db 1.2天 1.1天
𬭳 106 269Sg 14分钟[5] 5分钟
𬭛 107 270Bh[b] 1分钟 3.8分钟
𬭶 108 269Hs 9.7秒[6] 16秒
109 278Mt[c][d] 4.5秒 7秒
𫟼 110 281Ds[c] 12.7秒 14秒
𬬭 111 282Rg[c][e] 1.7分钟 1.6分钟
112 285Cn[c] 28秒 32秒
113 286Nh[c] 9.5秒 7秒
𫓧 114 289Fl[c][f] 1.9秒 2.4秒
115 290Mc[c] 650毫秒 410毫秒
𫟷 116 293Lv[c] 57毫秒 80毫秒
缺字图片 117 294Ts[c] 51毫秒 70毫秒
缺字图片 118 294Og[c][g] 690微秒 1.15毫秒

注解

  1. ^ 不同的来源给出不同的半衰期值;下面列出了Publications和NUBASE中最新发布的半衰期值以供参考
  2. ^ 未经确认的同位素278Bh可能有更长的半衰期,为11.5分钟[6]
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 对于元素109~118来说,其寿命最长的已知同位素皆为迄今为止所发现其最重的同位素,因此在它们更重的未发现同位素中可能存在寿命更长的同位素[7]
  4. ^ 未经确认的同位素282Mt可能有更长的半衰期,为1.1分钟[6]
  5. ^ 未经确认的同位素286Rg可能有更长的半衰期,为10.7分钟[6]
  6. ^ 未经确认的同位素290Fl可能有更长的半衰期,为19秒[6]
  7. ^ 未经确认的同位素295Og可能有更长的半衰期,为181毫秒[6]

参见

参考文献

  1. ^ 轰出更重元素. 《科学世界》. 2013年10月. ISSN 1003-1162. 
  2. ^ Emsley 2011,第566页
  3. ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K. Super-heavy element research. Reports on Progress in Physics. 2015, 78 (3): 036301. Bibcode:2015RPPh...78c6301O. PMID 25746203. doi:10.1088/0034-4885/78/3/036301. 
  4. ^ Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; 等. The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties (PDF). Chinese Physics C. 2017, 41 (3): 030001–134–030001–138. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. 
  5. ^ Utyonkov, V. K.; Brewer, N. T.; Oganessian, Yu. Ts.; 等. Neutron-deficient superheavy nuclei obtained in the 240Pu + 48Ca reaction. Physical Review C. 2018, 97 (1): 014320–1–014320–10. Bibcode:2018PhRvC..97a4320U. doi:10.1103/PhysRevC.97.014320. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Hofmann, S.; Heinz, S.; Mann, R.; 等. Review of even element super-heavy nuclei and search for element 120. The European Physical Journal A. 2016, 2016 (52): 180–1–180–34. Bibcode:2016EPJA...52..180H. doi:10.1140/epja/i2016-16180-4. 
  7. ^ Oganessian, Yu. Ts. Heaviest nuclei from 48Ca-induced reactions (PDF). Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 2007, 34 (4): R233. Bibcode:2007JPhG...34R.165O. doi:10.1088/0954-3899/34/4/R01. 
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