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稳定岛

一組尚未發現的超重元素同位素理論上比其他元素穩定得多
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理論推測的穩定島的三維示意圖

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數和中子數為“幻数”的超重元素會特别稳定。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將比其他同位素更稳定,这些同位素的放射性衰变过程可能會相對非常慢。

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“壳層”中的,实际上每个壳層就是一组相近的量子能階。不同壳層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層的话,那么每个核子之间的结合能就會達到最大,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層的同位素要稳定。

飽和的壳層的中子和质子数被称为“幻数”(也称为“魔数”),中子和质子数同時為幻數的原子核被稱為「雙幻核」[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。

處於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,而在目前發現的元素中,289Fl的半衰期為30秒,285Cn的半衰期為11分鐘,293Lv的半衰期有0.05秒,跟附近的元素比起來是很驚人的。

已發現之超重元素的最穩定同位素 (Z ≥ 104)
元素 原子序 最長壽同位素 最長壽同位素之半衰期[a]
Publications
[2][3]
NUBASE 2016
[4]
104 267Rf 1.3小時 2.5小時
𨧀 105 268Db 1.2天 1.1天
𨭎 106 269Sg 14分鐘[5] 5分鐘
𨨏 107 270Bh[b] 1分鐘 3.8分鐘
𨭆 108 269Hs 9.7秒[6] 16秒
109 278Mt[c][d] 4.5秒 7秒
110 281Ds[c] 12.7秒 14秒
111 282Rg[c][e] 1.7分鐘 1.6分鐘
112 285Cn[c] 28秒 32秒
113 286Nh[c] 9.5秒 7秒
114 289Fl[c][f] 1.9秒 2.4秒
115 290Mc[c] 650毫秒 410毫秒
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

註解编辑

  1. ^ 不同的來源給出不同的半衰期值;下面列出了Publications和NUBASE中最新發布的半衰期值以供參考
  2. ^ 未經確認的同位素278Bh可能有更長的半衰期,為11.5分鐘[6]
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 對於元素109~118來說,其壽命最長的已知同位素皆為迄今為止所發現其最重的同位素,因此在它們更重的未發現同位素中可能存在壽命更長的同位素[7]
  4. ^ 未經確認的同位素282Mt可能有更長的半衰期,為1.1分鐘[6]
  5. ^ 未經確認的同位素286Rg可能有更長的半衰期,為10.7分鐘[6]
  6. ^ 未經確認的同位素290Fl可能有更長的半衰期,為19秒[6]
  7. ^ 未經確認的同位素295Og可能有更長的半衰期,為181毫秒[6]

参见编辑

參考文獻编辑

  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.