鐽的同位素
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圖表
[編輯]| 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)# | 186+21 −17 ms[1] |
SF (87%)[1] | (various) | |
| α (13%) | 275Hs | ||||||
| 280Ds[n 6] | 110 | 170 | 280.16131(89)# | 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# | ||||
- ^ 1.0 1.1 1.2 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。
- ^ 未確認的同位素
- ^ 並非直接合成產生，而是以285Fl的衰變產物發現
- ^ 並非直接合成產生，而是以283Cn的衰變產物發現
- ^ 並非直接合成產生，而是以288Fl的衰變產物發現
- ^ 7.0 7.1 並非直接合成產生，而是以289Fl的衰變產物發現
- ^ 未確認的同核異構體
同位素及核性質
[編輯]核合成
[編輯]能產生Z=110複核的目標、發射體組合
[編輯]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
[編輯]208Pb(64Ni,xn)272-xDs(x=1)
[編輯]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)
[編輯]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)
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]232Th(48Ca,xn)280-xDs
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]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)
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]280Ds
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]281Ds
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]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
[編輯]| 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
[編輯]衰變特性
[編輯]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
[編輯]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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參考文獻
[編輯]- ^ 1.0 1.1 1.2 Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K.; Ibadullayev, D.; et al. Investigation of 48Ca-induced reactions with 242Pu and 238U targets at the JINR Superheavy Element Factory. Physical Review C. 2022, 106 (24612): 024612. Bibcode:2022PhRvC.106b4612O. doi:10.1103/PhysRevC.106.024612.
- ^ 存档副本. [2023-03-29]. （原始內容存檔於2023-03-29）.
- ^ Five new isotopes synthesized at Superheavy Element Factory. Joint Institute for Nuclear Research. 1 February 2023 [3 February 2023]. （原始內容存檔於2023-03-23）.
- ^ V. K. Utyonkov. Synthesis of superheavy nuclei at limits of stability: 239,240Pu + 48Ca and 249-251Cf + 48Ca reactions (PDF). Super Heavy Nuclei International Symposium, Texas A & M University, College Station TX, USA. March 31 – April 2, 2015 [2015-11-08]. （原始內容 (PDF)存檔於2015-06-06）.
- ^ 5.0 5.1 Såmark-Roth, A.; Cox, D. M.; Rudolph, D.; et al. Spectroscopy along Flerovium Decay Chains: Discovery of 280Ds and an Excited State in 282Cn. Physical Review Letters. 2021, 126 (3): 032503. Bibcode:2021PhRvL.126c2503S. PMID 33543956. doi:10.1103/PhysRevLett.126.032503
.
- ^ Forsberg, U.; Rudolph, D.; Andersson, L.-L.; et al. Recoil-α-fission and recoil-α–α-fission events observed in the reaction 48Ca + 243Am. Nuclear Physics A. 2016, 953: 117–138. Bibcode:2016NuPhA.953..117F. S2CID 55598355. arXiv:1502.03030 . doi:10.1016/j.nuclphysa.2016.04.025.
- ^ Kaji, Daiya; Morita, Kosuke; Morimoto, Kouji; et al. Study of the Reaction 48Ca + 248Cm → 296Lv* at RIKEN-GARIS. Journal of the Physical Society of Japan. 2017, 86 (3): 034201–1–7. Bibcode:2017JPSJ...86c4201K. doi:10.7566/JPSJ.86.034201.
- ^ 8.0 8.1 8.2 Scherer, U. W.; Brüchle, W; Brügger, M.; Frink, C.; Gäggeler, H.; Herrmann, G.; Kratz, J. V.; Moody, K. J.; Schädel, M.; Sümmerer, K.; Trautmann, N.; Wirth, G. Reactions of 40Ar with 233U, 235U, and 238U at the barrier. Zeitschrift für Physik A. 1990, 335 (4): 421–430. Bibcode:1990ZPhyA.335..421S. S2CID 101394312. doi:10.1007/BF01290190.
- ^ Ginter, T. N.; Gregorich, K.; Loveland, W.; Lee, D.; Kirbach, U.; Sudowe, R.; Folden, C.; Patin, J.; Seward, N. Confirmation of production of element 110 by the 208Pb(64Ni,n) reaction. Physical Review C. 2003, 67 (6): 064609. Bibcode:2003PhRvC..67f4609G. doi:10.1103/PhysRevC.67.064609.
- ^ "Confirmation of production of element 110 by the 208Pb(64Ni,n) reaction" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Ginter et al., LBNL repositories. Retrieved on 2008-03-02
- ^ Folden, C. M.; Gregorich, KE; Düllmann, ChE; Mahmud, H; Pang, GK; Schwantes, JM; Sudowe, R; Zielinski, PM; Nitsche, H. Development of an Odd-Z-Projectile Reaction for Heavy Element Synthesis: 208Pb(64Ni,n)271Ds and 208Pb(65Cu,n)272111. Physical Review Letters. 2004, 93 (21): 212702. Bibcode:2004PhRvL..93u2702F. PMID 15601003. doi:10.1103/PhysRevLett.93.212702.
- ^ "Development of an Odd-Z-Projectile Reaction for Heavy Element Synthesis: 208Pb(64Ni,n)271Ds and 208Pb(65Cu,n)272111" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Folden et al., LBNL repositories. Retrieved on 2008-03-02
- ^ Morita, K.; Morimoto, K.; Kaji, D.; Haba, H.; Ideguchi, E.; Kanungo, R.; Katori, K.; Koura, H.; Kudo, H. Production and decay of the isotope 271Ds (Z = 110). The European Physical Journal A. 2004, 21 (2): 257. Bibcode:2004EPJA...21..257M. doi:10.1140/epja/i2003-10205-1.
- ^ Hofmann; Heßberger, F.P.; Ackermann, D.; Antalic, S.; Cagarda, P.; Ćwiok, S.; Kindler, B.; Kojouharova, J.; Lommel, B.; et al. The new isotope 270110 and its decay products 266Hs and 262Sg (PDF). Eur. Phys. J. A. 2001, 10: 5–10 [2019-07-13]. Bibcode:2001EPJA...10....5H. doi:10.1007/s100500170137. （原始內容 (PDF)存檔於2016-03-03）.
- ^ Ghiorso, A.; Lee, D.; Somerville, L.; Loveland, W.; Nitschke, J.; Ghiorso, W.; Seaborg, G.; Wilmarth, P.; Leres, R. Evidence for the possible synthesis of element 110 produced by the 59Co+209Bi reaction. Physical Review C. 1995, 51 (5): R2293. Bibcode:1995PhRvC..51.2293G. doi:10.1103/PhysRevC.51.R2293.
- ^ Lazarev, Yu. A.; Lobanov, Yu.; Oganessian, Yu.; Utyonkov, V.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Rigol, J.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu. α decay of 273110: Shell closure at N=162. Physical Review C. 1996, 54 (2): 620. Bibcode:1996PhRvC..54..620L. doi:10.1103/PhysRevC.54.620.
- ^ P. Roy Chowdhury, C. Samanta, and D. N. Basu. α decay half-lives of new superheavy elements. Phys. Rev. C. 2006, 73: 014612. Bibcode:2006PhRvC..73a4612C. arXiv:nucl-th/0507054 . doi:10.1103/PhysRevC.73.014612.
- ^ C. Samanta, P. Roy Chowdhury and D.N. Basu. Predictions of alpha decay half lives of heavy and superheavy elements. Nucl. Phys. A. 2007, 789: 142–154. Bibcode:2007NuPhA.789..142S. arXiv:nucl-th/0703086 . doi:10.1016/j.nuclphysa.2007.04.001.
- ^ P. Roy Chowdhury, C. Samanta, and D. N. Basu. Search for long lived heaviest nuclei beyond the valley of stability. Phys. Rev. C. 2008, 77 (4): 044603. Bibcode:2008PhRvC..77d4603C. doi:10.1103/PhysRevC.77.044603.
- ^ P. Roy Chowdhury, C. Samanta, and D. N. Basu. Nuclear half-lives for α -radioactivity of elements with 100 ≤ Z ≤ 130. At. Data & Nucl. Data Tables. 2008, 94 (6): 781. Bibcode:2008ADNDT..94..781C. doi:10.1016/j.adt.2008.01.003.
- ^ Feng, Zhao-Qing; Jin, Gen-Ming; Li, Jun-Qing; Scheid, Werner. Formation of superheavy nuclei in cold fusion reactions. Physical Review C. 2007, 76 (4): 044606. Bibcode:2007PhRvC..76d4606F. arXiv:0707.2588 . doi:10.1103/PhysRevC.76.044606.
- ^ 22.0 22.1 22.2 Feng, Z; Jin, G; Li, J; Scheid, W. Production of heavy and superheavy nuclei in massive fusion reactions. Nuclear Physics A. 2009, 816: 33. Bibcode:2009NuPhA.816...33F. arXiv:0803.1117 . doi:10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003.
- Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
- Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.