Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
О речи Джимми Картера см. Остров стабильности (речь) .

В ядерной физике , то островок стабильности является предсказанным набором изотопов из сверхтяжелых элементов , которые могут иметь значительно больше периода полураспада , чем известные изотопы этих элементов. Предполагается, что он появится как «остров» в таблице нуклидов , отделенный от известных стабильных и долгоживущих первичных радионуклидов . Его теоретическое существование объясняется стабилизирующими эффектами предсказанных « магических чисел » протонов и нейтронов в области сверхтяжелых масс. [1] [2]

Диаграмма, показывающая измеренные и прогнозируемые периоды полураспада тяжелых и сверхтяжелых нуклидов, а также линию бета-стабильности и прогнозируемое местоположение острова стабильности.
Диаграмма Объединенного института ядерных исследований, показывающая измеренные (в рамке) и предсказанные периоды полураспада сверхтяжелых нуклидов , упорядоченные по количеству протонов и нейтронов. Ожидаемое местоположение острова стабильности около Z = 112 обведено кружком. [3] [4]
Ядерная физика
NuclearReaction.svg
Ядро  · Нуклоны  ( p , n )  · Ядерная материя  · Ядерная сила  · Ядерная структура  · Ядерная реакция
Модели ядра
Жидкая капля  · Модель ядерной оболочки  · Модель взаимодействующих бозонов  · Ab initio
Классификация нуклидов
Изотопы - равны Z
Изобары - равны A
Изотоны - равны N
Изодиафер - равны N  -  Z
      Изомеры - равны всем вышеперечисленным
зеркальным ядрам  - Z St N
Стабильный  · Магия  · Четный / нечетный  · Гало  ( Борромео )
Ядерная стабильность
Энергия связи  · Соотношение p – n  · Капельная линия  · Остров стабильности  · Долина стабильности  · Стабильный нуклид
Радиоактивный распад
Альфа α  · Бета β  ( 2β ( 0v ), β + )  · Захват K / L  · Изомерный  ( Гамма γ  · Внутреннее преобразование )  · Спонтанное деление  · Распад кластера  · Эмиссия нейтронов  · Эмиссия протонов
Распад энергия  · Распад цепь  · Распад продукт  · Радиогенная нуклид
Ядерное деление
Спонтанное  · Продукты  ( разрыв пары )  · Фотоделение
Процессы захвата
электрон ( 2 × )  · нейтрон  ( s  · r )  · протон  ( p  · rp )
Высокоэнергетические процессы
Расщепление ( космическими лучами )  · Фотодезинтеграция
Нуклеосинтез и
ядерная астрофизика

Процессы ядерного синтеза : звездные  · Большой взрыв  · Нуклиды сверхновых
: изначальные  · космогенные  · искусственные
Ядерная физика высоких энергий
Кварк-глюонная плазма  · RHIC  · LHC
Ученые
Альварес  · Беккерель  · Бете  · А. Бор  · Н. Бор  · Чедвик  · Кокрофт  · Ир. Кюри  · о. Кюри  · Пи. Кюри  · Склодовская-Кюри  · Дэвиссон  · Ферми  · Хан  · Йенсен  · Лоуренс  · Майер  · Мейтнер  · Олифант  · Оппенгеймер  · Прока  · Перселл  · Раби  · Резерфорд  · Содди · Штрассманн  · Свинтецкий  · Сцилард  · Теллер  · Томсон  · Уолтон  · Вигнер
  • v
  • т
  • е

Было сделано несколько прогнозов относительно точного местоположения острова стабильности, хотя обычно считается, что он сосредоточен около изотопов коперникия и флеровия вблизи предсказанной замкнутой нейтронной оболочки при N  = 184. [4] Эти модели убедительно свидетельствуют о том, что закрытая оболочка придаст дополнительную устойчивость к делению и альфа-распаду . Хотя ожидается, что эти эффекты будут наибольшими вблизи атомного номера Z  = 114 и N = 184, ожидается, что область повышенной стабильности будет охватывать несколько соседних элементов, а также могут быть дополнительные острова стабильности вокруг более тяжелых ядер, которые являются дважды магическими (имеющими магические числа как протонов, так и нейтронов). Период полураспада элементов на острове обычно составляет минуты или дни; по некоторым оценкам период полураспада составляет миллионы лет. [5]

Хотя модель ядерной оболочки, предсказывающая магические числа, существует с 1940-х годов, существование долгоживущих сверхтяжелых нуклидов не было окончательно продемонстрировано. Как и остальные сверхтяжелые элементы, нуклиды на острове стабильности никогда не были обнаружены в природе; таким образом, они должны быть созданы искусственно в ядерной реакции, которую нужно изучить. Ученые не нашли способа осуществить такую ​​реакцию, поскольку вполне вероятно, что для заселения ядер вблизи центра острова потребуются реакции нового типа. Тем не менее, успешный синтез сверхтяжелых элементов до Z  = 118 ( оганессон ) с нейтронами до 177 демонстрирует небольшой стабилизирующий эффект вокруг элементов 110до 114, что может продолжаться в неизвестных изотопах, подтверждая существование острова стабильности. [4] [6]

Введение [ править ]

Стабильность нуклидов [ править ]

См. Также: Долина стабильности
График периодов полураспада известных нуклидов

Композиция нуклида ( атомное ядро ) определяются числом протонов Z и числом нейтронов N , сумма которых к массовому числу A . Число протона Z , также называемое атомным номером, определяет положение элемента в периодической таблице . Приблизительно 3300 известных нуклидов [7] обычно представлены в диаграмме с Z и N для его осей и периодом полураспада для радиоактивного распада, указанным для каждого нестабильного нуклида (см. Рисунок).[8] По состоянию на 2019 год252 нуклида считаются стабильными (распад никогда не наблюдался); [9] как правило, по мере увеличения числа протонов стабильные ядра имеют более высокое нейтронно-протонное отношение (больше нейтронов на протон). Последним элементом в периодической таблице, который имеет стабильный изотоп, является свинец ( Z  = 82), [a] [b] со стабильностью (то есть периодом полураспада наиболее долгоживущих изотопов), как правило, уменьшающейся в более тяжелых элементах. [c] [12] Периоды полураспада ядер также уменьшаются, когда имеется однобокое соотношение нейтрон-протон, так что получающиеся ядра имеют слишком мало или слишком много нейтронов, чтобы быть стабильными.[13]

Стабильность ядра определяется его энергией связи , более высокая энергия связи обеспечивает большую стабильность. Энергия связи на нуклон увеличивается с увеличением атомного номера до широкого плато около A  = 60, а затем уменьшается. [14] Если ядро ​​можно разделить на две части, которые имеют более низкую полную энергию (следствие дефекта массы в результате большей энергии связи), оно нестабильно. Ядро может удерживаться вместе в течение конечного времени, потому что существует потенциальный барьер, препятствующий расщеплению, но этот барьер можно преодолеть путем квантового туннелирования . Чем ниже барьер и масса осколков , тем больше вероятность раскола в единицу времени.[15]

Протоны в ядре связаны друг с другом сильной силой , которая уравновешивает кулоновское отталкивание между положительно заряженными протонами. В более тяжелых ядрах требуется большее количество незаряженных нейтронов, чтобы уменьшить отталкивание и придать дополнительную стабильность. Даже в этом случае, когда физики начали синтезировать элементы, которых нет в природе, они обнаружили, что стабильность снижалась по мере того, как ядра становились тяжелее. [16] Таким образом, они предположили, что периодическая таблица Менделеева может прийти к концу. Первооткрыватели плутония (элемент 94) решили назвать его «ультимиумом», считая его последним. [17]После открытия более тяжелых элементов, некоторые из которых распадались за микросекунды, казалось, что нестабильность в отношении спонтанного деления ограничит существование более тяжелых элементов. В 1939 году верхний предел синтеза потенциального элемента был оценен вокруг элемента 104 , [18] и после первых открытий трансактинидных элементов в начале 1960-х годов этот прогноз верхнего предела был расширен до элемента 108 . [16]

Диаграмма, показывающая уровни энергии известных и предсказанных протонных оболочек (слева и справа показаны две разные модели). [19] Зазоры на Z  = 82, 114, 120 и 126 соответствуют замыканиям оболочек [19], которые имеют особенно стабильные конфигурации и, таким образом, приводят к более стабильным ядрам. [20]

Магические числа [ править ]

Еще в 1914 году предполагалось возможное существование сверхтяжелых элементов с атомными номерами, намного превосходящими атомные номера урана - тогда самого тяжелого из известных элементов - когда немецкий физик Ричард Суинн предположил, что сверхтяжелые элементы около Z  = 108 являются источником излучения в космических лучах. . Хотя он не сделал каких-либо определенных наблюдений, в 1931 году он предположил, что трансурановые элементы около Z  = 100 или Z  = 108 могут быть относительно долгоживущими и, возможно, существовать в природе. [21] В 1955 году американский физик Джон Арчибальд Уиллер также предположил существование этих элементов; [22]ему приписывают первое использование термина «сверхтяжелый элемент» в статье 1958 года, опубликованной вместе с Фредериком Вернером. [23] Эта идея не вызывала широкого интереса до десятилетия спустя, после улучшений в модели ядерной оболочки . В этой модели атомное ядро ​​построено в виде «оболочек», аналогичных электронным оболочкам в атомах. Независимо друг от друга нейтроны и протоны имеют уровни энергии , которые обычно близки друг к другу, но после того, как данная оболочка заполнена, требуется значительно больше энергии, чтобы начать заполнять следующую. Таким образом, энергия связи на нуклон достигает локального максимума, и ядра с заполненными оболочками более стабильны, чем ядра без них. [24]Эта теория модели ядерной оболочки возникла в 1930-х годах, но только в 1949 году немецкие физики Мария Гепперт Майер и Йоханнес Ханс Даниэль Йенсен и др. самостоятельно разработал правильную формулировку. [25]

Число нуклонов, для которых заполнены оболочки, называют магическими числами . Магические числа 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126 наблюдались для нейтронов, и следующее число, по прогнозам, будет 184. [6] [26] Протоны разделяют первые шесть из этих магических чисел, [27 ] и 126 предсказывалось как магическое число протонов с 1940-х годов. [28] Нуклиды с магическим числом каждого, например 16 O ( Z  = 8, N  = 8), 132 Sn ( Z  = 50, N  = 82) и 208 Pb ( Z  = 82, N = 126) - называются «дважды магическими» и более стабильны, чем близлежащие нуклиды, в результате большей энергии связи. [29] [30]

В конце 1960-х годов более сложные модели оболочек были сформулированы американским физиком Уильямом Майерсом и польским физиком Владиславом Свёнтецким и независимо немецким физиком Хайнером Мельднером (1939–2019 [31] [32] ). С помощью этих моделей, принимая во внимание кулоновское отталкивание, Мелднер предсказал, что следующее магическое число протона может быть 114 вместо 126. [33] Майерс и Свёнтецкий, по-видимому, придумали термин «остров стабильности», а позже американский химик Гленн Сиборг первооткрыватель многих сверхтяжелых элементов быстро принял этот термин и продвигал его. [28] [34]Майерс и Свонтецкий также предположили, что некоторые сверхтяжелые ядра будут долгоживущими из-за более высоких барьеров деления . Дальнейшие усовершенствования модели ядерной оболочки советским физиком Виленом Струтинским привели к появлению макроскопико-микроскопического метода, модели ядерной массы, которая учитывает как плавные тенденции, характерные для модели жидкой капли, так и локальные флуктуации, такие как оболочечные эффекты. Этот подход позволил шведскому физику Свену Нильссону и др., А также другим группам провести первые подробные расчеты стабильности ядер внутри острова. [33]С появлением этой модели Струтинский, Нильссон и другие группы выступили за существование дважды магического нуклида 298 Fl ( Z  = 114, N  = 184), а не 310 Ubh ( Z  = 126, N  = 184), который был предсказано, что оно будет дважды магическим еще в 1957 году. [33] Впоследствии оценки магического числа протона варьировались от 114 до 126, и до сих пор нет единого мнения. [6] [20] [35] [36]

Открытия [ править ]

Наиболее стабильные изотопы сверхтяжелых элементов ( Z ≥ 104)
ЭлементАтомный
номер		Самый
стабильный
изотоп		Период полураспада [d]
Публикации
[37] [38]		НУБАСЕ 2016
[39]
Резерфордий104267 Rf1,3 ч2,5 ч
Дубний105268 Дб1,2 дн1,1 г
Сиборгий106269 Сг14 мин [40]5 минут
Бориум107270 Bh [э]1 мин3,8 мин.
Калий108269 часов9,7 с [42]16 с
Мейтнерий109278 Мт [ж] [г]4,5 с7 с
Дармштадтиум110281 Ds [f]12,7 с14 с
Рентгений111282 Rg [f] [h]1,7 мин1,6 мин
Копернициум112285 Cn [ф]28 с32 с
Нихоний113286 Nh [f]9,5 с7 с
Флеровий114289 Fl [f] [i]1.9 с2,4 с
Московиум115290 Mc [f]650 мс410 мс
Ливерморий116293 Ур. [Ж]57 мс80 мс
Tennessine117294 Ц [ф]51 мс70 мс
Оганессон118294 Og [f] [j]690 мкс1,15 мс

Интерес к возможному острову стабильности рос на протяжении 1960-х годов, поскольку некоторые расчеты предполагали, что он может содержать нуклиды с периодом полураспада в миллиарды лет. [44] [45] Они также были предсказаны как особенно устойчивые к спонтанному делению, несмотря на их высокую атомную массу. [33] [46] Считалось, что если такие элементы существуют и являются достаточно долгоживущими, их ядерные и химические свойства могут найти несколько новых применений. Они включают использование в ускорителях элементарных частиц в качестве источников нейтронов , в ядерном оружии из-за их прогнозируемых низких критических масс и большого количества нейтронов, испускаемых при делении.[47] и в качестве ядерного топлива для космических миссий. [35] Эти предположения привели многих исследователей к поиску сверхтяжелых элементов в 1960-х и 1970-х годах как в природе, так и посредством нуклеосинтеза в ускорителях частиц. [22]

В течение 1970-х годов было проведено множество поисков долгоживущих сверхтяжелых ядер. Эксперименты по синтезу элементов с атомным номером от 110 до 127 проводились в лабораториях по всему миру. [48] [49] Эти элементы искали в реакциях слияния-испарения, в которых тяжелая мишень, состоящая из одного нуклида, облучается ускоренными ионами другого в циклотроне , и новые нуклиды образуются после слияния этих ядер и в результате образуется возбужденная система. высвобождает энергию, испаряя несколько частиц (обычно протонов, нейтронов или альфа-частиц). Эти реакции делятся на «холодный» и «горячий» синтез, которые соответственно создают системы с более низким и более высоким возбуждением.энергии; это влияет на выход реакции. [50] Например, ожидалось , что реакция между 248 Cm и 40 Ar приведет к получению изотопов элемента 114, а реакция между 232 Th и 84 Kr должна дать изотопы элемента 126. [51] Ни одна из этих попыток не увенчалась успехом, [48] [49], указывая на то, что такие эксперименты могли быть недостаточно чувствительными, если сечения реакций были низкими, что приводило к более низким выходам, или что любые ядра, достижимые посредством таких реакций слияния-испарения, могли быть слишком короткоживущими для обнаружения. [k]Последующие успешные эксперименты показывают, что период полураспада и поперечные сечения действительно уменьшаются с увеличением атомного номера, что приводит к синтезу лишь нескольких короткоживущих атомов самых тяжелых элементов в каждом эксперименте. [52]

Подобные поиски в природе также не увенчались успехом, что свидетельствует о том, что, если сверхтяжелые элементы действительно существуют в природе, их содержание составляет менее 10 -14 моль сверхтяжелых элементов на моль руды. [53] Несмотря на эти безуспешные попытки наблюдать долгоживущие сверхтяжелые ядра, [33] новые сверхтяжелые элементы синтезировались каждые несколько лет в лабораториях посредством бомбардировки легкими ионами и реакций холодного синтеза [1] ; резерфордий, первый трансактинид , был открыт в 1969 году, а коперниций, восемь протонов ближе к острову стабильности, предсказанный на Z = 114, было достигнуто к 1996 году. Несмотря на то, что период полураспада этих ядер очень короткий (порядка секунд ) [39], само существование элементов тяжелее резерфорда указывает на стабилизирующие эффекты, которые, как считается, вызываются закрытыми ракушки; модель не рассматривает такие эффекты запретят существование этих элементов из - за быстрое спонтанное деление. [18]

Флеровий с ожидаемыми магическими 114 протонами был впервые синтезирован в 1998 году в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне , Россия, группой физиков под руководством Юрия Оганесяна . Был обнаружен одиночный атом элемента 114 со временем жизни 30,4 секунды, а его продукты распада имели период полураспада, измеряемый в минутах. [54] Поскольку образовавшиеся ядра претерпели альфа-распад, а не деление, а период полураспада был на несколько порядков больше, чем предсказывалось ранее [m] или наблюдалось для сверхтяжелых элементов, [54]это событие рассматривалось как «хрестоматийный пример» цепочки распадов, характерных для острова стабильности, предоставляя убедительные доказательства существования острова стабильности в этом регионе. [56] Несмотря на то, что исходная цепочка 1998 г. больше не наблюдалась и ее назначение остается неопределенным, [41] дальнейшие успешные эксперименты в следующие два десятилетия привели к открытию всех элементов вплоть до оганессона , период полураспада которых превышает изначально прогнозируемые значения; эти свойства распада дополнительно подтверждают наличие острова стабильности. [6] [43] [57] Тем не менее, исследование 2021 года цепочек распада изотопов флеровия предполагает, что нет сильного стабилизирующего эффекта от Z = 114 в области известных ядер ( N  = 174), [58], и эта дополнительная стабильность была бы преимущественно следствием закрытия нейтронной оболочки. [36] Несмотря на то, известные ядра все еще попадают несколько нейтронов хватают N  = 184 , где , как ожидается , максимальная устойчивость (большинство нейтронов богатых Подтверждено ядро, 293 Lv и 294 Ц., только достигает N  = 177), а также точное местонахождение центра остров остается неизвестным, [5] [6]  была продемонстрирована тенденция увеличения устойчивости ближе к N = 184. Например, изотоп 285 Cn, у которого на восемь нейтронов больше, чем у 277Cn имеет период полураспада почти на пять порядков больше. Ожидается, что эта тенденция сохранится и в неизвестных более тяжелых изотопах. [59]

Сводка наблюдаемых цепочек распадов в четных Z сверхтяжелых элементах, включая предварительные отнесения к цепочкам 3, 5 и 8. [41] Существует общая тенденция повышения стабильности для изотопов с большим нейтронным избытком ( N  -  Z , разница по количеству протонов и нейтронов), особенно в элементах 110, 112 и 114, что убедительно свидетельствует о том, что центр острова стабильности находится среди еще более тяжелых изотопов.

Деформированные ядра [ править ]

Хотя ядра внутри острова стабильности около N  = 184 предсказываются как сферические , исследования начала 1990-х годов - начиная с польских физиков Зигмунта Патыка и Адама Собичевского в 1991 году [60] - предполагают, что некоторые сверхтяжелые элементы не имеют идеально сферических ядер. [61] [62] Изменение формы ядра изменяет положение нейтронов и протонов в оболочке. Исследования показывают , что большие ядра дальше от сферических чисел магии деформируется , [62] в результате чего числа волшебной изменеии или новые номера магии появляться. Текущие теоретические исследования показывают, что в области Z  = 106–108 и N ≈ 160–164, ядра могут быть более устойчивыми к делению из-за оболочечных эффектов для деформированных ядер; таким образом, такие сверхтяжелые ядра будут подвергаться только альфа-распаду. [63] [64] [65] Калий-270 теперь считается дважды магически деформированным ядром с деформированными магическими числами Z  = 108 и N  = 162. [66] Его период полураспада составляет 9 секунд. [39] Это согласуется с моделями, которые учитывают деформированную природу ядер, промежуточных между актинидами и островом стабильности около N  = 184, в котором «полуостров» устойчивости возникает при деформированных магических числах Z  = 108 и N  = 162. [67][68] Определение свойств распада соседних изотопов хассия и сиборгия вблизи N  = 162 является еще одним убедительным доказательством этой области относительной стабильности в деформированных ядрах. [46] Это также убедительно свидетельствует о том, что остров стабильности (для сферических ядер) не полностью изолирован от области стабильных ядер, а скорее, что обе области вместо этого связаны перешейком относительно стабильных деформированных ядер. [67] [69]

Прогнозируемые свойства распада [ править ]

Диаграмма, изображающая предсказанные моды распада сверхтяжелых ядер, причем наблюдаемые ядра показаны черными контурами. Предполагается, что наиболее нейтронодефицитные ядра, а также ядра, находящиеся непосредственно за закрытием оболочки при N  = 184, будут преимущественно подвергаться спонтанному делению (SF), тогда как альфа-распад (α) может преобладать в нейтронодефицитных ядрах ближе к острову, и значительный Ветви бета-распада (β) или электронного захвата (EC) могут появиться ближе всего к центру острова около 291 Cn и 293 Cn. [4]

В период полураспада ядер в острове самой стабильности неизвестны , поскольку ни один из нуклидов , которые были бы «на острове» уже наблюдались. Многие физики считают, что период полураспада этих ядер относительно невелик, порядка минут или дней. [5] Некоторые теоретические расчеты показывают, что их период полураспада может быть длительным, порядка 100 лет [4] [52] или, возможно, до 10 9 лет. [45]

Закрытие оболочки при N  = 184, по прогнозам, приведет к более длительным периодам полураспада для альфа-распада и спонтанного деления. [4] Считается, что закрытие оболочки приведет к более высоким барьерам деления для ядер около 298 Fl, сильно затрудняя деление и, возможно, приведя к периодам полураспада при делении на 30 порядков больше, чем у ядер, не затронутых закрытием оболочки. [33] [70] Например, нейтронодефицитный изотоп 284 Fl (с N  = 170) подвергается делению с периодом полураспада 2,5 миллисекунды и считается одним из наиболее нейтронодефицитных нуклидов с повышенной стабильностью в окрестность N = 184 закрытие корпуса. [40] По прогнозам, за пределами этой точки некоторые неоткрытые изотопы будут подвергаться делению с еще более короткими периодами полураспада, ограничивая существование [n] и возможное наблюдение [k] сверхтяжелых ядер вдали от острова стабильности (а именно, для N  <170, поскольку а также для Z  > 120 и N  > 184). [13] [18] Эти ядра могут подвергаться альфа-распаду или спонтанному делению за микросекунды или меньше, с некоторым периодом полураспада деления, по оценкам, порядка 10 -20 секунд при отсутствии барьеров деления. [63] [64] [65] [70] Напротив, 298Fl (предположительно находящийся в области максимальных оболочечных эффектов) может иметь гораздо более длительный период полураспада спонтанного деления, возможно, порядка 10 19 лет. [33]

В центре острова может происходить конкуренция между альфа-распадом и спонтанным делением, хотя точное соотношение зависит от модели. [4] Периоды полураспада 1700 ядер с 100 ≤  Z  ≤ 130 были рассчитаны в модели квантового туннелирования с экспериментальными и теоретическими значениями Q для альфа-распада , и они согласуются с наблюдаемыми периодами полураспада для некоторых из самые тяжелые изотопы. [63] [64] [65] [74] [75] [76]

Согласно прогнозам, наиболее долгоживущие нуклиды также будут находиться на линии бета-стабильности , поскольку бета-распад , согласно прогнозам, будет конкурировать с другими модами распада вблизи предсказанного центра острова, особенно для изотопов элементов 111–115. В отличие от других режимов распада, предсказанных для этих нуклидов, бета-распад не изменяет массовое число. Вместо этого нейтрон превращается в протон или наоборот, образуя соседнюю изобару ближе к центру стабильности (изобару с наименьшим избытком массы ). Например, значительные ветви бета-распада могут существовать в таких нуклидах, как 291 Fl и 291Nh; эти нуклиды имеют лишь на несколько нейтронов больше, чем известные нуклиды, и могут распадаться по «узкому пути» к центру острова стабильности. [3] [4] Возможная роль бета-распада весьма неопределенна, поскольку некоторые изотопы этих элементов (например, 290 Fl и 293 Mc), по прогнозам, будут иметь более короткие частичные периоды полураспада для альфа-распада. Бета-распад уменьшит конкуренцию и приведет к тому, что альфа-распад останется доминирующим каналом распада, если только в супердеформированных изомерах этих нуклидов не существует дополнительной устойчивости к альфа-распаду . [77]

Эта диаграмма предсказанных мод распада, полученная на основе теоретических исследований Японского агентства по атомной энергии , предсказывает центр острова стабильности около 294 Ds; это будет самый долгоживущий из нескольких относительно долгоживущих нуклидов, в первую очередь подвергающихся альфа-распаду (обведено). Это область, где линия бета-стабильности пересекает область, стабилизированную закрытием оболочки при N  = 184. Слева и справа периоды полураспада уменьшаются, поскольку деление становится доминирующей модой распада, что согласуется с другими моделями. [13] [70]

Рассматривая все режимы распада, различные модели указывают на смещение центра острова (т. Е. Самого долгоживущего нуклида) с 298 Fl на более низкий атомный номер и конкуренцию между альфа-распадом и спонтанным делением в этих нуклидах; [78] они включают 100-летний период полураспада для 291 Cn и 293 Cn, [52] [73] 1000-летний период полураспада для 296 Cn, [52] и 300-летний период полураспада для 294 Ds, [70] последние два точно при  закрытии оболочки N = 184. Также было высказано предположение, что эта область повышенной устойчивости для элементов с 112 ≤  Z ≤ 118 может быть следствием деформации ядра, и что истинный центр острова стабильности для сферических сверхтяжелых ядер находится около 306 Ubb ( Z  = 122, N  = 184). [19] Эта модель определяет остров стабильности как область с наибольшим сопротивлением делению, а не с наибольшим полным периодом полураспада; [19] у нуклида 306 Ubb все еще прогнозируется короткий период полураспада по отношению к альфа-распаду. [4] [65]

Румынскими физиками Дорином Н. Поэнару и Раду А. Гергеску и немецким физиком Вальтером Грейнером был предложен еще один потенциально значимый способ распада для самых тяжелых сверхтяжелых элементов - распад кластера . Его коэффициент ветвления относительно альфа-распада, как ожидается, будет увеличиваться с увеличением атомного номера, так что он может конкурировать с альфа-распадом около Z  = 120 и, возможно, станет доминирующей модой распада для более тяжелых нуклидов около Z  = 124. Таким образом, ожидается, что он будет играть роль большая роль за пределами центра острова стабильности (хотя все еще находится под влиянием оболочечных эффектов), если только центр острова не находится под более высоким атомным номером, чем предсказывалось. [79]

Возможное естественное возникновение [ править ]

Несмотря на то, что период полураспада сверхтяжелых элементов составляет сотни или тысячи лет, он слишком короткий, чтобы такие нуклиды существовали изначально на Земле. Кроме того, нестабильность ядер, промежуточных между первичными актинидами ( 232 Th , 235 U и 238 U ) и островком стабильности, может ингибировать образование ядер внутри острова в нуклеосинтезе r- процесса . Различные модели предполагают, что спонтанное деление будет доминирующей модой распада ядер с A  > 280, и что деление, индуцированное нейтронами или бета-запаздывание.- соответственно захват нейтронов и бета-распад, сразу за которым следует деление, - станут основными каналами реакции. В результате бета-распад по направлению к острову стабильности может происходить только на очень узком пути или может быть полностью заблокирован делением, что исключает синтез нуклидов внутри острова. [80] Отсутствие наблюдения сверхтяжелых нуклидов, таких как 292 Hs и 298 Fl в природе, считается следствием низкого выхода r -процесса, возникающего в результате этого механизма, а также периодов полураспада, слишком коротких, чтобы можно было измерить количества сохраняться в природе. [81] [o]

Несмотря на эти препятствия на пути их синтеза, в исследовании 2013 года, опубликованном группой российских физиков во главе с Валерием Загребаевым, предполагается, что самые долгоживущие изотопы коперния могут встречаться в количестве 10-12 относительно свинца, благодаря чему они могут быть обнаружены в космических лучах. . [59] Аналогичным образом, в эксперименте 2013 года группа российских физиков во главе с Александром Багулей сообщила о возможном наблюдении трех космогенных сверхтяжелых ядер в оливине.кристаллы в метеоритах. Атомный номер этих ядер оценивался от 105 до 130, при этом одно ядро, вероятно, ограничивалось от 113 до 129, а их время жизни оценивалось как минимум 3000 лет. Хотя это наблюдение еще не подтверждено в независимых исследованиях, оно убедительно свидетельствует о существовании острова стабильности и согласуется с теоретическими расчетами периодов полураспада этих нуклидов. [84] [85] [86]

Возможный синтез и трудности [ править ]

Трехмерный рендеринг острова стабильности вокруг N  = 178 и Z  = 112

Производство ядер на острове стабильности оказывается очень трудным, потому что ядра, доступные в качестве исходных материалов, не доставляют необходимое количество нейтронов. Пучки радиоактивных ионов (например, 44 S) в сочетании с актинидными мишенями (например, 248 Cm ) могут позволить производить более богатые нейтронами ядра ближе к центру острова стабильности, хотя такие пучки в настоящее время недоступны с требуемой интенсивностью. проводить такие эксперименты. [59] [87] [88] Некоторые более тяжелые изотопы, такие как 250 Cm и 254 Es, могут по-прежнему использоваться в качестве мишеней, что позволяет производить изотопы с одним или двумя нейтронами больше, чем известные изотопы.[59], хотя производство нескольких миллиграммов этих редких изотопов для создания мишени затруднено. [89] Также возможно исследовать альтернативные каналы реакций в тех жереакциях слияния-испарения, вызванных 48 Ca, которые заселяют самые богатые нейтронами известные изотопы, а именно pxn и αxn (испускание протона или альфа-частицы , соответственно, за которыми следуют несколько нейтронных) каналов. Это может позволить синтез нейтронно-обогащенных изотопов элементов 111–117. [90] Хотя предсказанные сечения порядка 1–900  фб , меньше, чем в xn(только испускание нейтронов) каналов, в этих реакциях все еще может быть возможно генерировать недоступные иным образом изотопы сверхтяжелых элементов. [90] [91] Некоторые из этих более тяжелых изотопов (например, 291 Mc, 291 Fl и 291 Nh) могут также подвергаться электронному захвату (преобразованию протона в нейтрон) в дополнение к альфа-распаду с относительно длительным периодом полураспада, распаду к ядрам, таким как 291 Cn, которые, как предполагается, будут располагаться вблизи центра острова стабильности. Однако это остается в значительной степени гипотетическим, поскольку сверхтяжелые ядра вблизи линии бета-стабильности еще не синтезированы, и предсказания их свойств значительно различаются в разных моделях. [3][59]

Процесс захвата медленных нейтронов, используемый для получения нуклидов с массой 257 Fm , блокируется короткоживущими изотопами фермия, которые подвергаются спонтанному делению (например, 258 Fm имеет период полураспада 370 мкс); это известно как «фермиевый промежуток» и предотвращает синтез более тяжелых элементов в такой реакции. Возможно, удастся обойти этот пробел, а также еще одну предсказанную область нестабильности около A  = 275 и Z  = 104–108 в серии управляемых ядерных взрывов с более высоким потоком нейтронов (примерно в тысячу раз превышающим потоки в существующих реакторы), имитирующий астрофизический r -процесс.[59] Впервые предложенная Мелднером в 1972 году, такая реакция могла бы позволить производство макроскопических количеств сверхтяжелых элементов внутри острова стабильности; [3] роль деления в промежуточных сверхтяжелых нуклидах весьма неопределенна и может сильно влиять на выход такой реакции. [80]

На этой диаграмме нуклидов, используемой Японским агентством по атомной энергии, показаны известные (в рамке) и предсказанные режимы распада ядер до Z  = 149 и N  = 256. Области повышенной стабильности видны вокруг предсказанных закрытий оболочек при N  = 184 ( 294 Ds). - 298 Fl) и N  = 228 ( 354 126), разделенных промежутком из короткоживущих делящихся ядер ( t 1/2  <1 нс; на диаграмме не окрашены). [70]

Также возможно генерировать изотопы на острове стабильности, такие как 298 Fl, в реакциях многонуклонного переноса при низкоэнергетических столкновениях ядер актинидов (таких как 238 U и 248 Cm). [87] Этот механизм обратного квазиделения (частичное слияние с последующим делением со смещением от равновесия масс, что приводит к более асимметричным продуктам) [92] может обеспечить путь к острову стабильности, если оболочечные эффекты около Z  = 114 достаточно сильны. , хотя более легкие элементы, такие как нобелий и сиборгий ( Z  = 102–106), по прогнозам, будут иметь более высокие выходы. [59][93] Предварительные исследованияреакций переноса 238 U +  238 U и 238 U +  248 Cm не привели к образованию элементов тяжелее менделевия ( Z  = 101), хотя повышенный выход в последней реакции предполагает использование еще более тяжелых мишеней. например, 254 Es (при наличии) может позволить производство сверхтяжелых элементов. [94] Этот результат подтверждается более поздним расчетом, предполагающим, что выход сверхтяжелых нуклидов (с Z  ≤ 109), вероятно, будет выше в реакциях переноса с использованием более тяжелых мишеней. [88] Исследование 238 U +, проведенное в 2018 г.232 Th реакция в Техасском циклотронном институте A&M, проведенная Сарой Вуэншель и др. обнаружили несколько неизвестных альфа-распадов, которые, возможно, можно отнести к новым, богатым нейтронами изотопам сверхтяжелых элементов с 104 <  Z  <116, хотя необходимы дальнейшие исследования, чтобы однозначно определить атомный номер продуктов. [88] [95] Этот результат убедительно свидетельствует о том, что оболочечные эффекты оказывают значительное влияние на поперечные сечения, и что остров стабильности, возможно, может быть достигнут в будущих экспериментах с реакциями переноса. [95]

Другие острова стабильности [ править ]

Смотрите также: Расширенная таблица Менделеева

Дальнейшее закрытие оболочки за пределами основного острова стабильности в районе Z  = 112–114 может привести к появлению дополнительных островов устойчивости. Хотя предсказания местоположения следующих магических чисел значительно различаются, два значительных острова, как полагают, существуют вокруг более тяжелых дважды магических ядер; первая около 354 126 (с 228 нейтронами), а вторая около 472 164 или 482 164 (с 308 или 318 нейтронами). [33] [70] [96] Нуклиды в пределах этих двух островов стабильности могут быть особенно устойчивы к спонтанному делению и иметь период полураспада альфа-распада, измеряемый годами, таким образом, имея стабильность, сравнимую с элементами, находящимися вблизи флеровия .[33] Другие области относительной стабильности также могут появиться с более слабым замыканием протонной оболочки в бета-стабильных нуклидах; такие возможности включают области около 342 126 [97] и 462 154. [98] Значительно большее электромагнитное отталкивание между протонами в таких тяжелых ядрах может значительно снизить их стабильность и, возможно, ограничить их существование локализованными островками вблизи оболочечных эффектов. [99] Это может иметь следствием изоляцию этих островов от основной карты нуклидов , поскольку промежуточные нуклиды и, возможно, элементы в «море нестабильности» быстро подверглись бы делению и по существу не существовали бы. [96]Также возможно, что за пределами области относительной стабильности вокруг элемента 126 более тяжелые ядра будут лежать за пределами порога деления, заданного моделью жидкой капли, и, таким образом, будут делиться с очень коротким временем жизни, что сделает их практически несуществующими даже в окрестностях больших магических чисел. . [97]

Также было высказано предположение, что в области за пределами A  > 300 может существовать целый « континент стабильности », состоящий из гипотетической фазы стабильной кварковой материи , состоящей из свободно текущих вверх и вниз кварков, а не кварков, связанных с протонами и нейтронами. Теоретически такая форма материи является основным состоянием барионной материи с большей энергией связи на барион, чем ядерная материя., способствуя распаду ядерной материи сверх этого массового порога в кварковую материю. Если такое состояние вещества существует, оно могло бы быть синтезировано в тех же реакциях синтеза, приводящих к нормальным сверхтяжелым ядрам, и было бы стабилизировано против деления вследствие его более сильного связывания, которого достаточно для преодоления кулоновского отталкивания. [100]

См. Также [ править ]

  • Остров инверсии
  • Таблица нуклидов

Заметки [ править ]

  1. ^ Самым тяжелым стабильным элементом считался висмут (атомный номер 83) до 2003 года, когдабыло обнаружено, что его единственный стабильный изотоп, 209 Bi , подвергается альфа-распаду. [10]
  2. ^ Теоретически возможнораспаддругих стабильных нуклидов, хотя их предсказанные периоды полураспада настолько велики, что этот процесс никогда не наблюдался. [11]
  3. ^ Область повышенной стабильности включает торий ( Z  = 90) и уран ( Z  = 92), период полураспада которых сопоставим с возрастом Земли . Элементы, промежуточные между висмутом и торием, имеют более короткие периоды полураспада, а более тяжелые ядра, помимо урана, становятся более нестабильными с увеличением атомного номера. [12]
  4. ^ В разных источниках указаны разные значения периодов полураспада; для справки приведены самые последние опубликованные значения в литературе и NUBASE.
  5. ^ Неподтвержденные 278 Bh могут иметь более длительный период полураспада - 11,5 минут. [41]
  6. ^ a b c d e f g h i j Для элементов 109–118 самый долгоживущий изотоп всегда является самым тяжелым из обнаруженных до сих пор. Это делает вид, что среди еще более тяжелых изотопов есть более долгоживущие неоткрытые изотопы. [43]
  7. ^ Неподтвержденные 282 Мт могут иметь более длительный период полураспада 1,1 минуты. [41]
  8. ^ Неподтвержденный 286 Rg может иметь более длительный период полураспада 10,7 минут. [41]
  9. ^ Неподтвержденный 290 Fl может иметь более длительный период полураспада - 19 секунд. [41]
  10. ^ Неподтвержденные 295 Og могут иметь более длительный период полураспада, составляющий 181 миллисекунду. [41]
  11. ^ a b Хотя такие ядра могут быть синтезированы и может быть зарегистрирована серия сигналов распада, распады быстрее, чем одна микросекунда, могут накапливаться с последующими сигналами и, таким образом, быть неразличимы, особенно когда могут образоваться несколько не охарактеризованных ядер и испускать серию одинаковых альфа частицы. [72] Основная трудность заключается в том, чтобы приписать распады правильному родительскому ядру , поскольку сверхтяжелый атом, распадающийся до достижения детектора, не будет вообще зарегистрирован. [73]
  12. ^ Эта концепция отличается от гипотетического синтеза при комнатной температуре ( холодный синтез ); вместо этого он относится к реакциям синтеза с более низкой энергией возбуждения.
  13. ^ Оганесян заявил, что элемент 114 будет иметь период полураспада порядка 10 -19  с при отсутствии стабилизирующих эффектов в окрестностях теоретического острова. [55]
  14. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) определяет предел ядерного существования в период полураспада 10 -14 секунд; это примерно время, необходимое нуклонам, чтобы организовать себя в ядерные оболочки и таким образом сформировать нуклид. [71]
  15. ^ Наблюдение долгоживущих изотопов рентгения и unbibium в природе Утверждалось израильским физиком Амнон Маринов и др., [82] [83] , хотя оценки техники используются и последующие неудачные поиски бросили значительное сомнение эти результаты. [49]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Московиц, С. (2014). «Сверхтяжелый элемент 117 указывает на легендарный« остров стабильности »в таблице Менделеева» . Scientific American . Проверено 20 апреля 2019 .
  2. ^ Робертс, С. (2019). «Пришло время перевернуть таблицу Менделеева? - Знаковая диаграмма элементов служит химии на протяжении 150 лет. Но это не единственный вариант, и ученые расширяют его пределы» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 27 августа 2019 .
  3. ^ а б в г Загребаев В. (2012). Возможности синтеза новых сверхтяжелых ядер (что действительно можно сделать в ближайшие годы) . 11-я Международная конференция по ядерно-ядерным столкновениям (NN2012). Сан-Антонио, Техас, США. С. 24–28. Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года.
  4. ^ a b c d e f g h i Карпов А. В.; Загребаев В.И.; Palenzuela, YM; и другие. (2012). «Свойства разложения и устойчивость самых тяжелых элементов» (PDF) . Международный журнал современной физики E . 21 (2): 1250013-1–1250013-20. Bibcode : 2012IJMPE..2150013K . DOI : 10.1142 / S0218301312500139 .
  5. ^ a b c «Подтверждение сверхтяжелого элемента 114: ступенька к острову стабильности» . Лаборатория Беркли . 2009 . Проверено 23 октября 2019 года .
  6. ^ а б в г д Оганесян Ю. Ц .; Рыкачевский, К. (2015). «Плацдарм на острове стабильности» . Физика сегодня . 68 (8): 32–38. Bibcode : 2015PhT .... 68h..32O . DOI : 10.1063 / PT.3.2880 . ОСТИ 1337838 . 
  7. ^ Thoennessen, М. (2018). «Проект открытия нуклидов» . Проверено 13 сентября 2019 .
  8. ^ Podgorsak 2016 , стр. 512
  9. ^ «Атомная структура» . Австралийское агентство радиационной защиты и ядерной безопасности . Содружество Австралии. 2017 . Проверено 16 февраля 2019 .
  10. ^ Marcillac, P .; Coron, N .; Dambier, G .; и другие. (2003). «Экспериментальное обнаружение α-частиц от радиоактивного распада природного висмута». Природа . 422 (6934): 876–878. Bibcode : 2003Natur.422..876D . DOI : 10,1038 / природа01541 . PMID 12712201 . S2CID 4415582 .  
  11. ^ Belli, P .; Bernabei, R .; Даневич Ф.А.; и другие. (2019). «Экспериментальные поиски редких альфа- и бета-распадов». Европейский физический журнал . 55 (8): 140-1–140-7. arXiv : 1908.11458 . Bibcode : 2019EPJA ... 55..140B . DOI : 10.1140 / epja / i2019-12823-2 . ISSN 1434-601X . S2CID 201664098 .  
  12. ^ a b Грейнер, W. (2012). «От тяжелого к стабильности» . Физика . 5 : 115-1–115-3. Bibcode : 2012PhyOJ ... 5..115G . DOI : 10.1103 / Physics.5.115 .
  13. ^ a b c Koura, H .; Katakura, J .; Tachibana, T .; Минато, Ф. (2015). «Карта нуклидов» . Японское агентство по атомной энергии . Проверено 12 апреля 2019 .
  14. ^ Podgorsak 2016 , стр. 33
  15. ^ Blatt, JM; Вайскопф, В. Ф. (2012). Теоретическая ядерная физика . Dover Publications. С. 7–9. ISBN 978-0-486-13950-0.
  16. ^ a b Сакс, О. (2004). «Привет с острова стабильности» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала на 4 июля 2018 года . Проверено 16 февраля 2019 .
  17. Перейти ↑ Hoffman 2000 , p. 34
  18. ^ а б в Мёллер, П. (2016). «Пределы ядерной карты, установленные делением и альфа-распадом» (PDF) . Сеть конференций EPJ . 131 : 03002-1–03002-8. Bibcode : 2016EPJWC.13103002M . DOI : 10.1051 / epjconf / 201613103002 .
  19. ^ а б в г Кратц, СП (2011). Влияние сверхтяжелых элементов на химические и физические науки (PDF) . 4-я Международная конференция по химии и физике трансактинидных элементов. С. 30–37 . Проверено 27 августа 2013 года .
  20. ^ a b Koura, H .; Чиба, С. (2013). «Одночастичные уровни сферических ядер в области сверхтяжелых и сверхтяжелых масс» . Журнал Физического общества Японии . 82 (1): 014201-1–014201-5. Bibcode : 2013JPSJ ... 82a4201K . DOI : 10,7566 / JPSJ.82.014201 .
  21. ^ Краг 2018 , стр. 9-10
  22. ^ а б Хоффман 2000 , стр. 400
  23. ^ Томпсон, SG; Цанг, CF (1972). Сверхтяжелые элементы (PDF) (Отчет). Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . п. 28. LBL-665.
  24. ^ Нейв, Р. "Оболочечная модель ядра" . Гиперфизика . Кафедра физики и астрономии Государственного университета Джорджии . Проверено 22 января 2007 года .
  25. ^ Caurier, E .; Martínez-Pinedo, G .; Новацкий, Ф .; и другие. (2005). «Оболочечная модель как единый взгляд на структуру ядра». Обзоры современной физики . 77 (2): 428. arXiv : nucl-th / 0402046 . Bibcode : 2005RvMP ... 77..427C . DOI : 10.1103 / RevModPhys.77.427 . S2CID 119447053 . 
  26. Перейти ↑ Satake, M. (2010). Введение в ядерную химию . Издательство Discovery. п. 36. ISBN 978-81-7141-277-8.
  27. ^ Ebbing, D .; Гаммон, SD (2007). Общая химия (8-е изд.). Хоутон Миффлин. п. 858. ISBN. 978-0-618-73879-3.
  28. ^ а б Kragh 2018 , стр. 22
  29. ^ Dume, B. (2005). « » Магические «цифры остаются магия» . Мир физики . IOP Publishing . Проверено 17 февраля 2019 .
  30. ^ Бланк, B .; Реган, PH (2000). «Магические и дважды магические ядра» . Новости ядерной физики . 10 (4): 20–27. DOI : 10.1080 / 10506890109411553 . S2CID 121966707 . 
  31. ^ "Хайнер Вальтер Мельднер" . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. 2019.
  32. ^ "Некролог Хайнера Мелднера" . Legacy.com . Сан-Диего Юнион-Трибюн . 2019.
  33. ^ Б с д е е г ч я Bemis, CE; Никс, младший (1977). «Сверхтяжелые элементы - квест в перспективе» (PDF) . Комментарии о нотах Ядерная физика и физика элементарных частиц . 7 (3): 65–78. ISSN 0010-2709 .  
  34. ^ Краг, H. (2017). «Поиск сверхтяжелых элементов: исторические и философские перспективы». С. 8–9. arXiv : 1708.04064 [ Physics.hist -ph ].
  35. ^ а б Кортленд, Р. (2010). «Весовая шкала для атомов может нанести на карту« остров стабильности » » . NewScientist . Дата обращения 4 июля 2019 .
  36. ^ а б Клери, Д. (2021). «Улетучиваются надежды на сверхтяжелый элемент флеровий, имеющий долгую жизнь» . Наука . DOI : 10.1126 / science.abh0581 .
  37. ^ Emsley 2011 , стр. 566
  38. ^ Оганесян, Ю. Ц .; Утёнков В.К. (2015). «Исследование сверхтяжелых элементов» . Отчеты о достижениях физики . 78 (3): 036301-14–036301-15. Bibcode : 2015RPPh ... 78c6301O . DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 78/3/036301 . PMID 25746203 . 
  39. ^ a b c Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Wang, M .; и другие. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001-134–030001-138. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 .
  40. ^ а б Утёнков В.К .; Брюэр, NT; Оганесян, Ю. Ц .; и другие. (2018). «Нейтронодефицитные сверхтяжелые ядра, полученные в реакции 240 Pu + 48 Ca» . Physical Review C . 97 (1): 014320-1–014320-10. Bibcode : 2018PhRvC..97a4320U . DOI : 10.1103 / PhysRevC.97.014320 .
  41. ^ a b c d e f g Hofmann, S .; Heinz, S .; Mann, R .; и другие. (2016). «Обзор четных элементных сверхтяжелых ядер и поиск элемента 120» . Европейский физический журнал . 2016 (52): 180-15–180-17. Bibcode : 2016EPJA ... 52..180H . DOI : 10.1140 / epja / i2016-16180-4 . S2CID 124362890 . 
  42. ^ Шедель, М. (2015). «Химия сверхтяжелых элементов» (PDF) . Философские труды Королевского общества А . 373 (2037): 20140191–9. Bibcode : 2015RSPTA.37340191S . DOI : 10,1098 / rsta.2014.0191 . PMID 25666065 . S2CID 6930206 .   
  43. ^ а б Оганесян Ю. Ц. (2007). «Самые тяжелые ядра из 48 реакций, вызванных Ca» (PDF) . Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц . 34 (4): R233. Bibcode : 2007JPhG ... 34R.165O . DOI : 10.1088 / 0954-3899 / 34/4 / R01 .
  44. ^ Lodhi 1978 , стр. 11
  45. ^ а б Оганесян Ю. Ц. (2012). «Ядра на« острове стабильности »сверхтяжелых элементов» . Журнал физики: Серия конференций . 337 (1): 012005. Bibcode : 2012JPhCS.337a2005O . DOI : 10.1088 / 1742-6596 / 337/1/012005 .
  46. ^ a b wiok, S .; Heenen, P.-H .; Назаревич, В. (2005). «Сосуществование форм и трехосность в сверхтяжелых ядрах» (PDF) . Природа . 433 (7027): 705–709. Bibcode : 2005Natur.433..705C . DOI : 10,1038 / природа03336 . PMID 15716943 . S2CID 4368001 . Архивировано из оригинального (PDF) 23 июня 2010 года.   
  47. ^ Gsponer, A .; Хурни, Ж.-П. (2009). Ядерное оружие четвертого поколения: физические принципы термоядерных взрывчатых веществ, термоядерного синтеза с инерционным удержанием и поиски ядерного оружия четвертого поколения (PDF) (3-е издание 7-го изд.). С. 110–115.
  48. ^ а б Лодхи 1978 , стр. 35 год
  49. ^ a b c Эмсли 2011 , стр. 588
  50. ^ Khuyagbaatar, J. (2017). «Сечения реакций синтеза-испарения: наиболее перспективный путь к сверхтяжелым элементам за пределами Z  = 118» . Сеть конференций EPJ . 163 : 00030-1–00030-5. DOI : 10.1051 / epjconf / 201716300030 .
  51. Перейти ↑ Hoffman 2000 , p. 404
  52. ^ а б в г Карпов А .; Загребаев, В .; Грейнер, В. (2015). «Сверхтяжелые ядра: какие области ядерной карты доступны в ближайших исследованиях?» (PDF) . ОНА-2015 . С. 1–16 . Проверено 30 октября 2018 года .
  53. Перейти ↑ Hoffman 2000 , p. 403
  54. ^ а б Оганесян Ю. Ц .; Утёнков, ВК; Лобанов, Ю. V .; и другие. (1999). «Синтез сверхтяжелых ядер в реакции 48 Ca + 244 Pu» (PDF) . Письма с физическим обзором . 83 (16): 3154. Bibcode : 1999PhRvL..83.3154O . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.83.3154 . Архивировано из оригинального (PDF) 30 июля 2020 года . Проверено 31 декабря 2018 года .
  55. Перейти ↑ Chapman, K. (2016). «Что нужно для создания нового элемента» . Мир химии . Проверено 16 января 2020 года .
  56. Перейти ↑ Hoffman 2000 , p. 426
  57. ^ Оганесян, Ю. Ц .; Абдуллин, Ф. Ш .; Бейли, Полицейский; и другие. (2010). «Синтез нового элемента с атомным номером Z = 117» . Письма с физическим обзором . 104 (14): 142502-1–142502-4. Bibcode : 2010PhRvL.104n2502O . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.104.142502 . PMID 20481935 . 
  58. ^ Såmark-Roth, A .; Кокс, DM; Рудольф, Д .; и другие. (2021 год). «Спектроскопия вдоль цепочек распада флеровия: открытие 280 Ds и возбужденного состояния в 282 Cn» . Письма с физическим обзором . 126 (3): 032503-1–032503-7. DOI : 10.1103 / PhysRevLett.126.032503 . PMID 33543956 . 
  59. ^ Б с д е е г Загребаев, В .; Карпов, А .; Грейнер, В. (2013). «Будущее исследований сверхтяжелых элементов: какие ядра могут быть синтезированы в ближайшие несколько лет?». Журнал физики: Серия конференций . 420 . IOP Science. С. 1–15. arXiv : 1207,5700 . DOI : 10,1088 / 1757-899X / 468/1 / 012012 .
  60. ^ Patyk, Z .; Собичевский, А. (1991). «Свойства основного состояния самых тяжелых ядер проанализированы в многомерном деформационном пространстве». Ядерная физика . 533 (1): 150. Bibcode : 1991NuPhA.533..132P . DOI : 10.1016 / 0375-9474 (91) 90823-O .
  61. ^ Wiok, S .; Nazarewicz, W .; Хинен, PH (1999). «Структура нечетно N сверхтяжелых элементов». Письма с физическим обзором . 83 (6): 1108–1111. Bibcode : 1999PhRvL..83.1108C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.83.1108 .
  62. ^ а б Загребаев В.И.; Aritomo, Y .; Иткис, MG; и другие. (2001). «Синтез сверхтяжелых ядер: насколько точно мы можем его описать и рассчитать сечения?» (PDF) . Physical Review C . 65 (1): 014607-1–014607-14. DOI : 10.1103 / PhysRevC.65.014607 .
  63. ^ a b c Samanta, C .; Чоудхури, PR; Басу, Д.Н. (2007). «Прогнозы периодов полураспада тяжелых и сверхтяжелых элементов при альфа-распаде». Ядерная физика . 789 (1–4): 142–154. arXiv : nucl-th / 0703086 . Bibcode : 2007NuPhA.789..142S . CiteSeerX 10.1.1.264.8177 . DOI : 10.1016 / j.nuclphysa.2007.04.001 . S2CID 7496348 .  
  64. ^ a b c Чоудхури, PR; Samanta, C .; Басу, Д.Н. (2008). «Поиски долгоживущих тяжелейших ядер за пределами долины стабильности». Physical Review C . 77 (4): 044603-1–044603-14. arXiv : 0802.3837 . Bibcode : 2008PhRvC..77d4603C . DOI : 10.1103 / PhysRevC.77.044603 . S2CID 119207807 . 
  65. ^ a b c d Чоудхури, PR; Samanta, C .; Басу, Д.Н. (2008). «Ядерные периоды полураспада α-радиоактивности элементов с 100 ≤  Z  ≤ 130». Атомные данные и таблицы ядерных данных . 94 (6): 781–806. arXiv : 0802.4161 . Bibcode : 2008ADNDT..94..781C . DOI : 10.1016 / j.adt.2008.01.003 .
  66. ^ Dvořák, J .; Brüchle, W .; Челноков, М .; и другие. (2006). "Двойное магическое ядро"270 108Hs162" . Physical Review Letters . 97 (24): 242501-1–242501-4. Bibcode : 2006PhRvL..97x2501D . Doi : 10.1103 / PhysRevLett.97.242501 . PMID  17280272 .
  67. ^ a b Möller, P .; Никс, младший (1998). «Стабильность и образование сверхтяжелых ядер». Материалы конференции AIP . 425 (1): 75. arXiv : nucl-th / 9709016 . Bibcode : 1998AIPC..425 ... 75M . DOI : 10.1063 / 1.55136 . S2CID 119087649 . 
  68. ^ Meng, X .; Lu, B.-N .; Чжоу, С.-Г. (2020). «Свойства основного состояния и поверхности потенциальной энергии 270 Hs из многомерной релятивистской модели среднего поля с ограничениями». Наука Китай Физика, механика и астрономия . 63 (1): 212011-1–212011-9. arXiv : 1910.10552 . Bibcode : 2020SCPMA..6312011M . DOI : 10.1007 / s11433-019-9422-1 . S2CID 204838163 . 
  69. Перейти ↑ Moody, KJ (2014). «Синтез сверхтяжелых элементов». В Schädel, M .; Шонесси Д. (ред.). Химия сверхтяжелых элементов (2-е изд.). Springer. п. 3. ISBN 978-3-642-37466-1.
  70. ^ Б с д е е Коура, Х. (2011). Режимы распада и предел существования ядер в области сверхтяжелых масс (PDF) . 4-я Международная конференция по химии и физике трансактинидных элементов . Проверено 18 ноября 2018 .
  71. ^ Emsley 2011 , стр. 590
  72. ^ Sun, MD; Liu, Z .; Хуанг, TH; и другие. (2017). «Новый короткоживущий изотоп 223 Np и отсутствие  замыкания подоболочки Z = 92 вблизи N  = 126» . Физика Письма Б . 771 : 303–308. Bibcode : 2017PhLB..771..303S . DOI : 10.1016 / j.physletb.2017.03.074 .
  73. ^ a b Palenzuela, YM; Руис, LF; Карпов, А .; Грейнер, В. (2012). «Систематическое изучение свойств распада самых тяжелых элементов» (PDF) . Вестник Российской академии наук: Физика . 76 (11): 1165–1171. Bibcode : 2012BRASP..76.1165P . DOI : 10.3103 / S1062873812110172 . ISSN 1062-8738 . S2CID 120690838 .   
  74. ^ Чоудхури, PR; Samanta, C .; Басу, Д.Н. (2006). «Период полураспада α-распада новых сверхтяжелых элементов». Physical Review C . 73 (1): 014612-1–014612-7. arXiv : nucl-th / 0507054 . Bibcode : 2006PhRvC..73a4612C . DOI : 10.1103 / PhysRevC.73.014612 . S2CID 118739116 . 
  75. ^ Чоудхури, PR; Басу, DN; Саманта, К. (2007). «Цепочки α-распада от элемента 113». Physical Review C . 75 (4): 047306-1–047306-3. arXiv : 0704.3927 . Bibcode : 2007PhRvC..75d7306C . DOI : 10.1103 / PhysRevC.75.047306 . S2CID 118496739 . 
  76. ^ Саманта, C .; Басу, DN; Чоудхури, PR (2007). «Квантовое туннелирование в 277 112 и его цепочка альфа-распадов». Журнал Физического общества Японии . 76 (12): 124201-1–124201-4. arXiv : 0708.4355 . Bibcode : 2007JPSJ ... 76l4201S . DOI : 10,1143 / JPSJ.76.124201 .
  77. ^ Sarriguren, P. (2019). «Микроскопические расчеты слабых распадов в сверхтяжелых ядрах». Physical Review C . 100 (1): 014309-1–014309-12. arXiv : 1907.06877 . Bibcode : 2019PhRvC.100a4309S . DOI : 10.1103 / PhysRevC.100.014309 . S2CID 196831777 . 
  78. ^ Нильссон, С. Г.; Цанг, CF; Собичевский, А .; и другие. (1969). «О структуре ядра и устойчивости тяжелых и сверхтяжелых элементов» . Ядерная физика A (Представленная рукопись). 131 (1): 53–55. Bibcode : 1969NuPhA.131 .... 1N . DOI : 10.1016 / 0375-9474 (69) 90809-4 .
  79. ^ Поэнару, DN; Gherghescu, RA; Грейнер, В. (2011). «Радиоактивность тяжелых частиц сверхтяжелых ядер». Письма с физическим обзором . 107 (6): 062503-1–062503-4. arXiv : 1106,3271 . Bibcode : 2011PhRvL.107f2503P . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.107.062503 . PMID 21902317 . S2CID 38906110 .  
  80. ^ а б Петерманн, I; Langanke, K .; Martínez-Pinedo, G .; и другие. (2012). «Были ли в природе созданы сверхтяжелые элементы?» . Европейский физический журнал . 48 (122): 122. arXiv : 1207.3432 . Bibcode : 2012EPJA ... 48..122P . DOI : 10.1140 / epja / i2012-12122-6 . S2CID 119264543 . 
  81. ^ Ludwig, P .; Faestermann, T .; Корщинек, Г .; и другие. (2012). «Поиск сверхтяжелых элементов с 292 ≤  A  ≤ 310 в природе с помощью масс-спектрометрии на ускорителе» (PDF) . Physical Review C . 85 (2): 024315-1–024315-8. DOI : 10.1103 / PhysRevC.85.024315 . Архивировано (PDF) из оригинала 28 декабря 2018 года.
  82. ^ Маринов, А .; Родушкин, И .; Pape, A .; и другие. (2009). «Существование долгоживущих изотопов сверхтяжелого элемента в природном Au» (PDF) . Международный журнал современной физики E . Мировая научная издательская компания . 18 (3): 621–629. arXiv : nucl-ex / 0702051 . Bibcode : 2009IJMPE..18..621M . DOI : 10.1142 / S021830130901280X . S2CID 119103410 . Архивировано 14 июля 2014 года из оригинального (PDF) . Проверено 12 февраля 2012 года .  
  83. ^ Маринов, А .; Родушкин, И .; Кольб, Д .; и другие. (2010). «Свидетельства существования долгоживущего сверхтяжелого ядра с атомным массовым числом A = 292 и атомным номером Z = ~ 122 в натуральном Th». Международный журнал современной физики E . 19 (1): 131–140. arXiv : 0804.3869 . Bibcode : 2010IJMPE..19..131M . DOI : 10.1142 / S0218301310014662 . S2CID 117956340 . 
  84. ^ Багуля, А.В.; Владимиров, М.С. Волков А.Е .; и другие. (2015). «Зарядовый спектр сверхтяжелых ядер галактических космических лучей, полученный в эксперименте OLIMPIA» . Вестник Физического института им . П.Н. Лебедева . 42 (5): 152–156. Bibcode : 2015BLPI ... 42..152B . DOI : 10.3103 / S1068335615050073 . S2CID 124044490 . 
  85. ^ Александров, А .; Алексеев, В .; Багуля, А .; и другие. (2019). «Естественные сверхтяжелые ядра в астрофизических данных». arXiv : 1908.02931 [ nucl-ex ].
  86. ^ Джулиани, SA; Matheson, Z .; Nazarewicz, W .; и другие. (2019). «Сверхтяжелые элементы: Оганессон и не только» . Обзоры современной физики . 91 (1): 24–27. DOI : 10.1103 / RevModPhys.91.011001 . ОСТИ 1513815 . 
  87. ^ а б Попеко, А.Г. (2016). Перспективы исследований SHE в Дубне . Ежегодное собрание NUSTAR 2016. Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Дармштадт, Германия. С. 22–28.
  88. ^ а б в Чжу, Л. (2019). «Возможности получения сверхтяжелых ядер в реакциях многонуклонного переноса на основе радиоактивных мишеней» (PDF) . Китайская физика C . 43 (12): 124103-1–124103-4. Bibcode : 2019ChPhC..43l4103Z . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 43/12/124103 .
  89. Перейти ↑ Roberto, JB (2015). «Актинидные мишени для исследования сверхтяжелых элементов» (PDF) . cyclotron.tamu.edu . Техасский университет A&M. С. 3–6 . Проверено 30 октября 2018 года .
  90. ^ а б Хонг, Дж .; Адамян, Г.Г .; Антоненко, Н.В. (2017). «Способы получения новых сверхтяжелых изотопов с Z  = 111–117 в каналах испарения заряженных частиц» . Физика Письма Б . 764 : 42–48. Bibcode : 2017PhLB..764 ... 42H . DOI : 10.1016 / j.physletb.2016.11.002 .
  91. ^ Siwek-Wilczyńska, K .; Cap, T .; Коваль, П. (2019). «Как получить новые сверхтяжелые ядра?». Physical Review C . 99 (5): 054603-1–054603-5. arXiv : 1812.09522 . DOI : 10.1103 / PhysRevC.99.054603 .
  92. ^ Sekizawa, К. (2019). "Теория TDHF и ее расширения для реакции переноса множества нуклеонов: мини-обзор". Границы физики . 7 (20): 1–6. arXiv : 1902.01616 . Bibcode : 2019FrP ..... 7 ... 20С . DOI : 10.3389 / fphy.2019.00020 . S2CID 73729050 . 
  93. ^ Загребаев, В .; Грейнер, В. (2008). «Синтез сверхтяжелых ядер: поиск новых производственных реакций». Physical Review C . 78 (3): 034610-1–034610-12. arXiv : 0807.2537 . Bibcode : 2008PhRvC..78c4610Z . DOI : 10.1103 / PhysRevC.78.034610 .
  94. ^ Шедель, М. (2016). «Перспективы образования тяжелых и сверхтяжелых элементов за счет неупругих ядерно-ядерных столкновений - от 238 U + 238 U до 18 O + 254 Es» (PDF) . Сеть конференций EPJ . 131 : 04001-1–04001-9. DOI : 10.1051 / epjconf / 201613104001 .
  95. ^ a b Wuenschel, S .; Hagel, K .; Barbui, M .; и другие. (2018). «Экспериментальный обзор образования альфа-распадающихся тяжелых элементов в реакциях 238 U + 232 Th при 7,5-6,1 МэВ / нуклон». Physical Review C . 97 (6): 064602-1–064602-12. arXiv : 1802.03091 . Bibcode : 2018PhRvC..97f4602W . DOI : 10.1103 / PhysRevC.97.064602 . S2CID 67767157 . 
  96. ^ a b Грейнер, W. (2013). «Ядра: сверхтяжелые-сверхнейтронные-странные-из антивещества» (PDF) . Журнал физики: Серия конференций . 413 (1): 012002-1–012002-9. Bibcode : 2013JPhCS.413a2002G . DOI : 10.1088 / 1742-6596 / 413/1/012002 .
  97. ^ а б Окунев В С (2018). «Об островках устойчивости и предельной массе атомных ядер» . Серия конференций IOP: Материаловедение и инженерия . 468 : 012012-1–012012-13. DOI : 10,1088 / 1757-899X / 468/1 / 012012 .
  98. ^ Малый, J .; Вальц, Д.Р. (1980). «Поиск сверхтяжелых элементов среди следов деления ископаемых в цирконе» (PDF) . п. 15. CiteSeerX 10.1.1.382.8189 .  
  99. ^ Афанасьев, АФ; Agbemava, SE; Гьявали, А. (2018). «Сверхтяжелые ядра: существование и стабильность» . Физика Письма Б . 782 : 533–540. arXiv : 1804.06395 . Bibcode : 2018PhLB..782..533A . DOI : 10.1016 / j.physletb.2018.05.070 . S2CID 119460491 . 
  100. ^ Холдом, B .; Ren, J .; Чжан, К. (2018). «Кварковая материя, может быть, и не странная». Письма с физическим обзором . 120 (1): 222001-1–222001-6. arXiv : 1707.06610 . Bibcode : 2018PhRvL.120v2001H . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.120.222001 . PMID 29906186 . S2CID 49216916 .  

Библиография [ править ]

  • Эмсли, Дж. (2011). Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от А до Я (новая редакция). Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-960563-7.
  • Хоффман, округ Колумбия; Ghiorso, A .; Сиборг, GT (2000). Трансурановые люди: внутренняя история . World Scientific. ISBN 978-1-78326-244-1.
  • Краг, Х. (2018). От трансурановых к сверхтяжелым элементам: история спора и создания . Springer. ISBN 978-3-319-75813-8.
  • Лодхи, Массачусетс, изд. (1978). Сверхтяжелые элементы: материалы международного симпозиума по сверхтяжелым элементам . Pergamon Press. ISBN 978-0-08-022946-1.
  • Подгорсак, Е.Б. (2016). Радиационная физика для медицинских физиков (3-е изд.). Springer. ISBN 978-3-319-25382-4.

Внешние ссылки [ править ]

  • Ой, остров! ( Nature , 2006, с диаграммой тяжелых нуклидов ОИЯИ и предсказанным островом стабильности)
  • Могут ли  сверхновые образоваться сверхтяжелые элементы (такие как Z = 116 или 118)? Можем ли мы их наблюдать? (2004 - «может быть»)
  • Вторая открытка с острова стабильности (2001 г .; нуклиды 116 протонов и масса 292)
  • Первая открытка с острова ядерной стабильности (1999; первые несколько Z  = 114 атомов)