𨨏的同位素

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𨨏（₁₀₇Bh）是一種人造元素。和其它人造元素一樣，𨨏沒有穩定同位素。第一個被人工合成的𨨏同位素是1981年合成的²⁶²Bh。目前一共發現了11種𨨏的同位素和1個同核異構體，其中最穩定的是半衰期2.4分鐘的²⁷⁰Bh，但未確認的²⁷⁸Bh可能會有更長的11.5分鐘半衰期。

圖表

符號	Z	N	同位素質量（u） ^{[n 1]}^{[n 2]}	半衰期 ^{[n 2]}	衰變方式^[3]	衰變產物	原子核自旋
符號	激發能量^{[n 2]}			半衰期 ^{[n 2]}	衰變方式^[3]	衰變產物	原子核自旋
²⁶⁰Bh	107	153	260.12166(26)#	41(14) ms	α	²⁵⁶Db
²⁶¹Bh	107	154	261.12146(22)#	12.8(3.2) ms	α (95%?)	²⁵⁷Db	(5/2−)
²⁶¹Bh	107	154	261.12146(22)#	12.8(3.2) ms	SF (5%?)	(various)	(5/2−)
²⁶²Bh	107	155	262.12297(33)#	84(11) ms	α (80%)	²⁵⁸Db
²⁶²Bh	107	155	262.12297(33)#	84(11) ms	SF (20%)	(various)
^262mBh	220(50) keV			9.5(1.6) ms	α (70%)	²⁵⁸Db
^262mBh	220(50) keV			9.5(1.6) ms	SF (30%)	(various)
²⁶⁴Bh^{[n 3]}	107	157	264.12459(19)#	1.07(21) s	α (86%)	²⁶⁰Db
²⁶⁴Bh^{[n 3]}	107	157	264.12459(19)#	1.07(21) s	SF (14%)	(various)
²⁶⁵Bh	107	158	265.12491(25)#	1.19(52) s	α	²⁶¹Db
²⁶⁶Bh^{[n 4]}	107	159	266.12679(18)#	2.5(1.6) s	α	²⁶²Db
²⁶⁷Bh	107	160	267.12750(28)#	22(10) s [17(+14−6) s]	α	²⁶³Db
²⁷⁰Bh^{[n 5]}	107	163	270.13336(31)#	3.8(3.0) min	α	²⁶⁶Db
²⁷¹Bh^{[n 6]}	107	164	271.13526(48)#	1.5 s	α	²⁶⁷Db
²⁷²Bh^{[n 7]}	107	165	272.13826(58)#	8.8(2.1) s	α	²⁶⁸Db
²⁷⁴Bh^{[n 8]}	107	167	274.14355(65)#	7001440000000000000♠44+34 −13 s^[2]	α	²⁷⁰Db

^ 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測。
^ ^2.0 ^2.1 ^2.2 用括號括起來的數據代表不確定性。
^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁷²Rg
^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁷⁸Nh
^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁸²Nh
^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁸⁷Mc
^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁸⁸Mc
^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁹⁴Ts

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𨭎的同位素	𨨏的同位素	𨭆的同位素

核合成

𨨏等超重元素的合成方法是將兩種較輕的元素通過粒子加速器相互高速撞擊，並以此產生核聚變反應。多數𨨏同位素都可以用這種方法合成，但某些較重的同位素則目前只在原子序更高的元素的衰變產物當中發現。^[4]

根據所用能量的高低，核合成分為「熱」和「冷」兩類。在熱核聚變反應中，低質量、高能的發射體朝着高質量目標（錒系元素）加速，產生處於高激發能的複核（約40至50 MeV），再裂變或蒸發出3至5顆中子。^[5]在冷核聚變反應中，聚變所產生的複核有着低激發能（約10至20 MeV），因此這些產物的裂變可能性較低。複核冷卻至基態時，會只射出1到2顆中子，因此產物的含中子量更高。^[4]冷核聚變一詞在此指的不是在室溫下發生的核聚變反應（見冷核聚變）。^[6]

冷核聚變

在1981年重離子研究所團隊成功合成𨨏之前，杜布納聯合核研究所的科學家曾於1976年嘗試進行冷核聚變合成𨨏。他們探測到兩次自發裂變事件，半衰期分別為1至2毫秒和5秒。根據別的冷核聚變反應推斷，兩次裂變分別來自於²⁶¹Bh和²⁵⁷Db。不過，之後的證據降低了²⁶¹Bh的自發裂變支鏈，因此事件指定為𨨏的確定性也大大降低。指定為𨧀的裂變事件之後改為指向²⁵⁸Db，而2毫秒長的自發裂變事件則指定為²⁵⁸Rf的33%電子捕獲支鏈。^[7]重離子研究所團隊在1981年研究了這條反應，並成功發現𨨏。利用衰變母子體關係法，他們探測到5個²⁶²Bh原子。^[8]1987年，來自杜布納的內部報告指出，其團隊曾經直接探測到²⁶¹Bh的自發裂變。重離子研究所團隊又在1989年進一步研究這條反應，並在測量1n和2n激發函數時，發現了新同位素²⁶¹Bh，但是並沒有探測到²⁶¹Bh的自發裂變支鏈。^[9]2003年，他們利用新製造的三氟化鉍（BiF₃）目標繼續進行研究，並取得更多有關²⁶²Bh及其衰變產物²⁵⁸Db的數據。2005年，由於質疑此前數據的準確性，位於勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）的團隊重新測量了1n激發函數。他們觀測到18個²⁶²Bh原子和3個²⁶¹Bh原子，並證實了²⁶²Bh的兩個同核異構體。^[10]

2007年，LBNL的團隊研究了類似的反應，首次使用鉻-52發射體尋找最輕的𨨏同位素²⁶⁰Bh：

209
83Bi
+ 52
24Cr
→ 260
107Bh
+
n

研究人員成功探測到8個²⁶⁰Bh原子，它們經過α衰變形成²⁵⁶Db，期間放射的α粒子能量為10.16 MeV。這種能量顯示N=152的閉核持續有着穩定的作用。^[11]

杜布納的團隊在1976年在一系列利用冷核聚變產生新元素的實驗中，研究了鉛-208目標和錳-55發射體之間的反應：

208
82Pb
+ 55
25Mn
→ 262
107Bh
+
n

他們觀測到與鉍-209和鉻-54之間反應相同的自發裂變事件，並同樣指向²⁶¹Bh和²⁵⁷Db。之後的證據表示事件應該改為指向²⁵⁸Db和²⁵⁸Rf（見上）。^[7]1983年，他們重新進行實驗，並用到新的方法：測量經化學分離出的衰變產物的α衰變。研究人員探測到來自衰變產物²⁶²Bh的α衰變，加強證實𨨏原子核的成功合成。^[7]位於LBNL的團隊之後詳細研究這條反應，並在2005年探測到33次²⁶²Bh的衰變及2個²⁶¹Bh原子。這確定了這條反應釋放一顆中子的激發函數，以及提供了有關兩種²⁶²Bh同核異構體的光譜數據。2006年重復進行這條反應時研究了釋放兩顆中子的激發函數。該團隊發現，釋放一顆中子的反應的截面比使用²⁰⁹Bi目標的相應反應較高，著與預期的相反。要得出其原因則需要進一步的研究。^[12]^[13]

熱核聚變

勞倫斯伯克利國家實驗室首次於2006年研究了鈾-238目標與磷-31發射體之間的反應。

238
92U
+ 31
15P
→ 264
107Bh
+ 5
n

實驗結果還沒有被發佈，但初步結果似乎表明可能來自²⁶⁴Bh的自發裂變。^[14]

位於中國蘭州近代物理中心（IMP）研究了鋂-243目標與鎂-26發射體之間的反應，以合成新的同位素²⁶⁵Bh，以及蒐集有關²⁶⁶Bh的更多數據：

243
95Am
+ 26
12Mg
→ 269−x
107Bh
+ x
n
(x = 3, 4, 5)

研究人員進行了兩組實驗，並測量了釋放3、4或5顆中子的部分激發函數。^[15]

日本理化學研究所的團隊首次於2008年研究了鋦-248目標和鈉-23之間的反應，以瞭解²⁶⁶Bh的衰變屬性。該同位素是他們所聲稱的鉨衰變鏈中的產物：^[16]

248
96Cm
+ 23
11Na
→ 271−x
107Bh
+ x
n
(x = 4, 5)

同位素²⁶⁶Bh進行α衰變，能量為9.05至9.23 MeV。這項結果在2010年得到進一步證實。^[17]

首次利用熱核聚變嘗試合成𨨏的實驗是在1979年由杜布納的團隊進行的。他們使用氖-22發射體和錇-249目標：

249
97Bk
+ 22
10Ne
→ 271−x
107Bh
+ x
n
(x = 4, 5)

該反應在1983年得到重復，與首次一樣，研究團隊並沒有探測到任何來自𨨏原子核的自發裂變。更近期的實驗利用熱核聚變合成高中子數的穩定的𨨏同位素，從而首次開始對𨨏進行化學研究。1999年，勞倫斯伯克利國家實驗室的團隊聲稱發現了長半衰期的²⁶⁷Bh（5個原子）和²⁶⁶Bh（1個原子）同位素。^[18]兩者之後都得到了證實。^[19]位於瑞士伯爾尼的保羅謝爾研究所（PSI）其後在第一次實際研究𨨏的化學特性時，又合成了6個²⁶⁷Bh原子。^[20]

作為衰變產物

在衰變過程中發現的𨨏同位素
蒸發殘餘	𨨏同位素
²⁹⁴Ts, ²⁹⁰Mc, ²⁸⁶Nh, ²⁸²Rg, ²⁷⁸Mt	²⁷⁴Bh^[21]
²⁸⁸Mc, ²⁸⁴Nh, ²⁸⁰Rg, ²⁷⁶Mt	²⁷²Bh^[22]^[23]
²⁸⁷Mc, ²⁸³Nh, ²⁷⁹Rg, ²⁷⁵Mt	²⁷¹Bh^[22]
²⁸²Nh, ²⁷⁸Rg, ²⁷⁴Mt	²⁷⁰Bh^[22]
²⁷⁸Nh, ²⁷⁴Rg, ²⁷⁰Mt	²⁶⁶Bh^[23]
²⁷²Rg, ²⁶⁸Mt	²⁶⁴Bh^[24]
²⁶⁶Mt	²⁶²Bh^[25]

𨨏也在更高原子序的元素衰變時作為產物被發現。䥑是其中一種這樣的元素，它共有7個已知的同位素，全部都進行α衰變，形成𨨏原子核，質量數從262到274不等。䥑本身也可以是錀、鉨、鏌或鿬的衰變產物。至今發現的元素當中，除以上的之外沒有別的可以衰變成𨨏。^[26]例如在2010年1月，杜布納的研究團隊通過Ts的α衰變鏈發現了𨨏-274：^[21]

294
117Ts
→ 290
115Mc
+ 4
2He

290
115Mc
→ 286
113Nh
+ 4
2He

286
113Nh
→ 282
111Rg
+ 4
2He

282
111Rg
→ 278
109Mt
+ 4
2He

278
109Mt
→ 274
107Bh
+ 4
2He

參考文獻

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[hash-3] 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測。

[brackets-4] 2.0 ^2.1 ^2.2 用括號括起來的數據代表不確定性。

[6] Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁷²Rg

[7] Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁷⁸Nh

[8] Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁸²Nh

[9] Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁸⁷Mc

[10] Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁸⁸Mc

[11] Not directly synthesized, occurs in decay chain of ²⁹⁴Ts

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