鐽的同位素

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鐽有11種同位素，其中最穩定的是半衰期14秒的²⁸¹Ds。

主要的鐽同位素

同位素 衰變 豐度 半衰期 (t1/2) 方式 能量 （MeV） 產物 279Ds 人造 186 毫秒[1] SF – – α 9.70 275Hs 281Ds 人造 14 秒 SF – – α 8.73 277Hs

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圖表

符號	Z	N	同位素質量（u） [n 1][n 2]	半衰期 [n 1][n 2]	衰變 方式	衰變 產物	原子核 自旋[n 1]
	激發能量[n 2]
267Ds[n 3]	110	157	267.14377(15)#	3(+6−2) µs			9/2+#
269Ds	110	159	269.14475(3)	230(110) µs [179(+245−66) µs]	α	265Hs	3/2+#
270Ds	110	160	270.14458(5)	160(100) µs [0.10(+14−4) ms]	α	266Hs	0+
270mDs	1140(70) keV			10(6) ms [6.0(+82−22) ms]	α	266Hs	(10)(−#)
271Ds	110	161	271.14595(10)#	210(170) ms	α	267Hs	11/2−#
271mDs	29(29) keV			1.3(5) ms	α	267Hs	9/2+#
273Ds	110	163	273.14856(14)#	0.17(+17−6) ms	α	269Hs	13/2−#
273m1Ds	198(20) keV			120 ms			3/2+#
273m2Ds	290(40) keV
275Ds[2]	110	165	275.15203(45)#	62 µs	α	271Hs
276Ds[3]	110	166	276.15303(59)#	~66 µs	SF (67%)	(various)	0+
					α (33%)	272Hs
277Ds[n 4]	110	167	277.15591(41)#	4.1 ms[4]	α	273Hs	11/2+#
279Ds[n 5]	110	169	279.16010(64)#	6999186000000000000♠186+21 −17 ms[1]	SF (87%)[1]	(various)
					α (13%)	275Hs
280Ds[n 6]	110	170	280.16131(89)#	6996359999999999999♠360+172 −16 µs[5][6][7]	SF	(various)	0+
281Ds[n 7]	110	171	281.16451(59)#	9.6 s	SF (94%)	(various)	3/2+#
					α (6%)	277Hs
281mDs[n 8][n 7]				3.7# min	α#	277mHs#

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. 用括號括起來的數據代表不確定性。
3. 未確認的同位素
4. 並非直接合成產生，而是以²⁸⁵Fl的衰變產物發現
5. 並非直接合成產生，而是以²⁸³Cn的衰變產物發現
6. 並非直接合成產生，而是以²⁸⁸Fl的衰變產物發現
7. 並非直接合成產生，而是以²⁸⁹Fl的衰變產物發現
8. 未確認的同核異構體

同位素及核性質

核合成

能產生Z=110複核的目標、發射體組合

下表列出各種可用以產生110號元素的目標、發射體組合。

目標	發射體	CN	結果
207Pb	64Ni	271Ds	反應成功
208Pb	64Ni	272Ds	反應成功
208Pb	62Ni	270Ds	反應成功
209Bi	59Co	268Ds	反應成功
232Th	44Ca	276Ds	至今失敗
232Th	48Ca	280Ds	反應成功
233U	40Ar	273Ds	至今失敗[8]
235U	40Ar	275Ds	至今失敗[8]
238U	40Ar	278Ds	至今失敗[8]
244Pu	36S	280Ds	尚未嘗試
244Pu	34S	278Ds	反應成功
248Cm	30Si	278Ds	尚未嘗試
250Cm	30Si	280Ds	尚未嘗試
249Cf	26Mg	275Ds	尚未嘗試
251Cf	26Mg	277Ds	尚未嘗試

冷聚變

²⁰⁸Pb(⁶⁴Ni,xn)^272-xDs(x=1)

GSI的科學家在1986年研究了這條反應，但沒有成功。計算出的截面限制在12 pb。1994年，他們使用改進了的設施，成功地檢測到9顆²⁷¹Ds原子。GSI在2000年成功重現了這種反應，檢測到4個原子^{[9][10][11][12]} ，勞倫斯伯克利國家實驗室則在2000年和2004年探測到9顆原子，而2002年日本理化學研究所也測得14顆原子。^[13]

²⁰⁷Pb(⁶⁴Ni,xn)^271-xDs(x=1)

2000年10月至11月，GSI小組也在反應中使用²⁰⁷Pb目標體進行實驗，以尋找新的同位素²⁷⁰Ds。他們成功合成8個²⁷⁰Ds原子，其中包括基態²⁷⁰Ds和高自旋同核異構體^270mDs。^[14]

²⁰⁸Pb(⁶²Ni,xn)^270-xDs(x=1)

GSI的研究小組於1994年研究了這條反應，探測到3個²⁶⁹Ds原子。他們起初測定了第4條衰變鏈，但其後將其撤回。

²⁰⁹Bi(⁵⁹Co,xn)^268-xDs

俄羅斯杜布納的小組在1986年首次研究這個反應。他們無法檢測到任何原子，測量的截面限制在1 pb。1995年，勞倫斯伯克利國家實驗室報告表明，他們成功地在1n中子蒸發通道中檢測到²⁶⁷Ds的單個原子。然而他們沒有測量某些衰變，因此需要進一步研究來確認這一發現。^[15]

熱聚變

²³²Th(⁴⁸Ca,xn)^280-xDs

杜布納的團隊在1986年首次嘗試用熱核融合合成鐽元素。他們無法測量任何自發裂變活動，計算出的截面限制在1 pb。1997年11月和1998年10月，同樣的團隊在三個不同的實驗中重新研究這種反應。他們的新方法使用⁴⁸Ca來合成超重元素。他們檢測到一些半衰期相對較長的自發裂變活動，並初步分配到衰變產物²⁶⁹Sg或²⁶⁵Rf，截面為5 pb。

²³²Th(⁴⁴Ca,xn)^276-xDs

杜布納小組在1986年和1987年進行了這種反應，並在這兩個實驗中測量到10毫秒的自發裂變活動，分配到²⁷²Ds，截面為10 pb。目前認為這項裂變活動並不是來自鐽同位素的。

²³⁸U(⁴⁰Ar,xn)^278-xDs

1987年，杜布納小組首次嘗試這種反應。他們只觀察到來自^240mfAm和^242mfAm的自發裂變，截面限制在1.6 pb。GSI小組於1990年首次研究這個反應，沒有檢測到任何鐽原子。2001年8月，GSI重複進行反應，但沒有成功，計算出的截面限制在1.0 pb。

²³⁶U(⁴⁰Ar,xn)^276-xDs

1987年，杜布納小組首次嘗試這種反應，但沒有觀察到自發裂變活動。

²³⁵U(⁴⁰Ar,xn)^275-xDs

1987年，杜布納小組首次嘗試這種反應，但沒有觀察到自發裂變活動。GSI團隊在1990年作進一步研究，同樣沒有檢測到鐽原子，截面限制在21 pb。

²³³U(⁴⁰Ar,xn)^273-xDs

GSI團隊在1990年首次嘗試這條反應，但沒有檢測到鐽原子，截面限制在21 pb。

²⁴⁴Pu(³⁴S,xn)^278-xDs(x=5)

1994年9月，杜布納小組在5n中子蒸發通道中檢測到²⁷³Ds的單個原子，截面只有400 fb。^[16]

作為衰變產物

科學家也曾在更重元素的衰變產物中發現鐽的同位素。

蒸發殘留	觀測到的鐽同位素
293Lv, 289Fl	281Ds
291Lv, 287Fl, 283Cn	279Ds
285Fl	277Ds
277Cn	273Ds

在一些實驗中，²⁹³Lv和²⁸⁹Fl衰變所產生的鐽同位素以8.77 MeV的能量進行α衰變，半衰期為3.7分鐘。雖然未經證實，但這項活動極有可能是與一個亞穩態同核異構體^281mDs有關。

撤回的同位素

²⁸⁰Ds

首次合成鈇時所產生的兩個原子起初被認定為²⁸⁸Fl，其衰變到²⁸⁰Ds後進行自發裂變。後來該發現被改為²⁸⁹Fl，衰變產物則改為²⁸¹Ds。²⁸⁰Ds最終於2021年被發現，半衰期為360 µs，會自發裂變。^[5]

²⁷⁷Ds

1999年一項有關發現²⁹³Uuo的報告指出，²⁷⁷Ds以10.18 MeV能量進行α衰變，半衰期為3 ms。發現者於2001年撤回這項發現。這個同位素最後於2010年被合成，其衰變特性不符合此前的數據。

^273mDs

GSI在1996年合成²⁷⁷Cn（詳見鎶），其中一條衰變鏈以9.73 MeV能量進行α衰變，形成²⁷³Ds，半衰期為170毫秒。該數據無法得到證實，因此^273mDs目前還是未知的。

²⁷²Ds

在第一次嘗試合成鐽的實驗中，10毫秒的自發裂變活動被分配到²⁷²Ds，所用反應為²³²Th(⁴⁴Ca,4n)。該同位素的發現已被撤回。

核異構體

²⁸¹Ds

分別由²⁸⁹Fl或²⁹³Lv形成²⁸¹Ds的兩條衰變鏈相互存在矛盾。最常見的衰變模式是自發裂變，半衰期為11秒。一個未經證實的罕見衰變模式是能量為8.77MeV的α衰變，觀察到的半衰期為3.7分鐘。這種衰變路徑十分特別，很可能是源自同核異構體能級，但需要進一步研究來確認這些報告。

²⁷¹Ds

直接合成²⁷¹Ds的衰變數據清楚地表明存在兩個同核異構體。第一個所釋放的α粒子能量為10.74和10.69 MeV，半衰期為1.63毫秒；另一個的α粒子能量為10.71 MeV，半衰期為69毫秒。第一個同核異構體為基態，後者則為同核異能態。有科學家認為，由於兩種同核異構體的α衰變能量相近，因此同核異能態主要是以延遲同核異能躍遷的形式進行衰變的。

²⁷⁰Ds

直接和成²⁷⁰Ds的實驗結果明確表明存在兩個同核異構體。基態²⁷⁰Ds通過α衰變形成²⁶⁶Hs，途中釋放一顆能量為11.03 MeV的α粒子，半衰期為0.1毫秒。亞穩態同樣進行α衰變，期間放射能量為12.15、11.15和10.95 MeV的α粒子，半衰期為6毫秒。亞穩態在釋放12.15 MeV能量的α粒子後，會形成²⁶⁶Hs的基態。這表明該亞穩態的能量比基態高出1.12 MeV。

同位素產量

下表列出直接合成鐽的聚變核反應的截面和激發能量。粗體數據代表從激發函數算出的最大值。+代表觀測到的出口通道。

冷聚變

發射體	目標	CN	1n	2n	3n
62Ni	208Pb	270Ds	3.5 pb
64Ni	208Pb	272Ds	15 pb, 9.9 MeV

理論計算

衰變特性

理論對不同鐽同位素半衰期的估值與實驗結果相符。^[17][18]尚未被發現的同位素²⁹⁴Ds的中子數為幻數，其α衰變半衰期預計長達311年。^[19][20]

蒸發殘留物截面

下表列出各種目標-發射體組合，並給出最高的預計產量。

MD：多面；DNS：雙核系統；σ：截面

目標	發射體	CN	通道（產物）	σmax	模型	參考資料
208Pb	64Ni	272Ds	1n (271Ds)	10 pb	DNS	[21]
232Th	48Ca	280Ds	4n (276Ds)	0.2 pb	DNS	[22]
230Th	48Ca	278Ds	4n (274Ds)	1 pb	DNS	[22]
238U	40Ar	278Ds	4n (274Ds)	2 pb	DNS	[22]

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