Остров стабильности

Статья на основе материалов из Википедии

Остров стабильности на карте изотопов

Остров стабильности — гипотетическая трансурановая область на карте изотопов, для которой (в соответствии с теорией оболочечного строения ядра М. Гёпперт-Мейер и Х. Йенсена, удостоенных в 1963 Нобелевской премии) вследствие предельного заполнения в ядре протонных и нейтронных оболочек, время жизни изотопов значительно превышает время жизни «соседних» трансурановых изотопов, делая возможным долгоживущее и стабильное существование таких элементов, в том числе в природе.

На острове, а точнее островах стабильности, есть пики и спуски относительной стабильности разных элементов. Наиболее яркими кандидатами на принадлежность первому Острову стабильности долгое время рассматривались изотопы элементов, имеющих порядковые номера 114 и 126 и соответственно так называемые магическое и дважды магическое числовые значения ядер по оболочечной теории.

Первые изотопы элемента 114, синтезированные в Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ), действительно имеют нетипично большой период полураспадаYu. Ts. Oganessian et al. Measurements of cross sections and decay properties of the isotopes of elements 112, 114, and 116 produced in the fusion reactions 233,238U, 242Pu, and 248Cm+48Ca — http://link.aps.org/abstract/PRC/v70/e064609 — Physical Review C : American Physical Society, 2004 — 70 — 6 — 064609 — 10.1103/PhysRevC.70.064609

  • См. также свободно доступный препринт , несколько отличающийся от статьи в Phys. Rev. C , что подтверждает оболочечную теорию. В мае 2006 года российские учёные под руководством Юрия Оганесяна из ОИЯИ объявили, что им удалось подтвердить существование первого долгоживущего изотопа элемента 114 и получить экспериментальное подтверждение существования Острова стабильности — в ходе этого эксперимента в дополнение к ранее проведённым физическим экспериментам была проведена химическая идентификация цепочек распада[1]. Элемент флеровий (114), как и элемент ливерморий (116), был признан IUPAC в декабре 2011 года и получил зарегистрированное официальное название в мае 2012 года.

Синтезированы и ожидают официальной регистрации другие менее яркие элементы первого Острова стабильности — до атомного номера 118 по состоянию на 2012 год. Также предпринимались попытки синтеза следующих сверхтяжёлых трансурановых элементов, в том числе были заявления о синтезе элемента унбиквадий (124) и косвенных свидетельствах о элементах унбинилий (120) и унбигексий (126), которые пока не подтверждены. При этом при попытках синтеза элемента 124 на Большом национальном ускорителе тяжелых ионов (GANIL) в 2006—2008 годах измерения прямого и запаздывающего деления составных ядер показали сильный стабилизирующий эффект протонной оболочки также не столько для Z = 114, сколько для Z = 120[2].

Синтезирование новых элементов Острова стабильности продолжается международными коллективами в Объединённом институте ядерных исследований в России (Дубна), Европейском Центре по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца в Германии, Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Ливерморской национальной лаборатории в США, Институте физико-химических исследований в Японии и других лабораториях[3][4].

Поиски сверхтяжёлых элементов в природе пока не увенчались успехом[5]. Обнаружение в землях Челекена элемента сергения (108) в начале 1970-х гг подтверждено не было. В 2008 году было объявлено об обнаружении элемента экатория-унбибия (122) в образцах природного тория[6], однако это заявление в настоящее время оспаривается на основании последних попыток воспроизведения данных с использованием более точных методов. В 2011 году российские ученые сообщили[7] об открытии в метеоритном веществе следов столкновений с частицами с атомными числами от 105 до 130, что может являться косвенным доказательством существования стабильных сверхтяжелых ядер[8].

[9][10]Номер !! Название !! Наиболее
долгоживущий
полученный
изотоп !! Период
полураспада
83Висмут209Bi2 × 1019 лет
84Полоний209Po130 лет
85Астат210At8 часов
86Радон222Rn3.824 дня
87Франций223Fr22.0 мин
88Радий226Ra1600 лет
89Актиний227Ac21.77 лет
90Торий232Th1.41 × 1010 лет
91Протактиний231Pa32800 лет
92Уран238U4.47 × 109 лет
93Нептуний237Np2.14 × 106 лет
94Плутоний244Pu8.0 × 107 лет
95Америций243Am7400 лет
96Кюрий 247Cm1.6 × 107 лет
97Берклий247Bk1380 лет
98Калифорний251Cf900 лет
99Эйнштейний252Es470 дней
100Фермий257Fm100.5 дня
101Менделевий258Md51.5 дня
102Нобелий259No58 мин
103Лоуренсий266Lr10 часов
104Резерфордий267Rf1.3 часа
105Дубний268Db28 часов
106Сиборгий269Sg3.1 мин
107Борий270Bh1 мин
108Хассий270Hs10 с
109Мейтнерий278Mt4.5 с
110Дармштадтий281Ds13 с
111Рентгений282Rg100 с
112Коперниций285Cn28 с
113Нихоний286Nh9.5 с
114Флеровий289Fl1.9 с
115Московий290Mc650 мс
116Ливерморий293Lv57 мс
117Теннессин294Ts51 мс
118Оганесон294Og0.69 мс
Примечание: для элементов 109–118 наиболее долгоживущий изотоп является самым тяжёлым из полученных. Можно предположить, что более тяжёлые ещё неполученные изотопы имеют долгий срок жизни.

См. также

Примечания

  1. Молчанов М. Открытие подтверждено — http://www.sciam.ru/2006/7/lab.shtml — В мире науки, 2006 — 7 (июль) — 74—75 — https://web.archive.org/web/20070928062807/http://www.sciam.ru/2006/7/lab.shtml — 2007-09-28 — 404
  2. M. Morjean et al Direct experimental evidence for very long fission times of super-heavy elements — http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/12/91/31/PDF/WAPHE06_EPJ_preprint1.pdf — The European Physical Journal D, 2007 (препринт)
  3. Институт в Дубне стал четвёртым в мире по количеству открытых изотопов // Lenta.ru, 5.10.2011.
  4. Isotope ranking reveals leading labs // Nature, 4.10.2011.
  5. Валерий Чумаков Сверхтяжёлые элементы В мире науки, 2016 — 5-6 — 12-23
  6. Marinov A., Rodushkin I., Kolb D., Pape, A., Kashiv Y., Brandt R., Gentry R. V., Miller H. W. Evidence for a long-lived superheavy nucleus with atomic mass number A — http://arxiv.org/abs/0804.3869 — en — 10.1142/S0218301310014662 — 0804.3869
  7. Обнаружены следы ультратяжёлых ядер галактических космических лучей — http://www.fian-inform.ru/?mode — Fian-inform.ru, 2011 — https://web.archive.org/web/20120108213339/http://www.fian-inform.ru/?mode — 2012-01-08
  8. Полухина Н. Г. Достижения в ядерно-физических исследованиях на трековых детекторах и перспективы использования трековой методики в астрофизике, физике элементарных частиц и прикладных работах — http://ufn.ru/ru/articles/2012/6/g/ — Журнал «Успехи физических наук», 2012 — 182 — 656—669 — 10.3367/UFNr.0182.201206g.0656
  9. Superheavy element 117 makes debut — Witze — A. — 6 April 2010 — ScienceNews — 2010-04-06

Ссылки