Изотопы нихония - Isotopes of nihonium

Основные изотопы нихоний  (113Nh)
ИзотопРазлагаться
изобилиепериод полураспада (т1/2)Режимпродукт
278Nhсин1,4 мсα274Rg
282Nhсин73 мсα278Rg
283Nhсин75 мсα279Rg
284Nhсин0,91 сα280Rg
EC284Cn
285Nhсин4,2 сα281Rg
286Nhсин9,5 сα282Rg
287Nh[1]син5.5 с?α283Rg
290Nh[2]син2 с?α286Rg

Nihonium (113Nh) является синтетический элемент. Будучи синтетическим, стандартный атомный вес не может быть дано и, как и все искусственные элементы, не имеет стабильные изотопы. Первый изотоп быть синтезированным было 284Nh как продукт распада из 288Mc в 2003 году. Первым изотопом, который был синтезирован напрямую, был 278Nh в 2004 году. Известно 6 радиоизотопы из 278Nh до 286Nh вместе с неподтвержденными 287Nh и 290Nh. Самый долгоживущий изотоп - это 286Nh с период полураспада 8 секунд.

Список изотопов

Нуклид
ZNИзотопная масса (Да )
[n 1][n 2]		Период полураспада
Разлагаться
Режим
[n 3]		Дочь
изотоп
Вращение и
паритет
278Nh113165278.17058(20)#1,4 мсα274Rg
282Nh113169282.17567(39)#73 мсα278Rg
283Nh[n 4]113170283.17657(52)#75 мсα279Rg
284Nh[n 5]113171284.17873(62)#0,91 сα (96,8%)280Rg 
EC (3.2%)[3]284Cn
285Nh[n 6]113172285.17973(89)#4,2 сα281Rg
286Nh[n 7]113173286.18221(72)#9,5 сα282Rg
287Nh[n 8]113174287.18339(81)#5.5 сα283Rg
290Nh[n 9]1131772 с?α286Rg
  1. ^ () - Неопределенность (1σ) дается в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  2. ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и погрешность, полученные не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов от массовой поверхности (ТМС ).
  3. ^ Режимы распада:
    EC:Электронный захват
  4. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается как продукт распада из 287Mc
  5. ^ Непосредственно не синтезируется, возникает как продукт распада 288Mc
  6. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочка распада из 293Ц
  7. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 294Ц
  8. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 287Fl и возможно 299Убн; неподтвержденный
  9. ^ Непосредственно не синтезируется, встречается в цепочке распада 290Fl и 294Lv; неподтвержденный

Изотопы и ядерные свойства

Нуклеосинтез

Сверхтяжелые элементы такие как нихоний, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорители частиц что побуждает реакции синтеза. В то время как большинство изотопов нихония могут быть синтезированы напрямую таким способом, некоторые более тяжелые изотопы наблюдались только как продукты распада элементов с более высокой концентрацией. атомные номера.[4]

В зависимости от задействованных энергий первые делятся на «горячие» и «холодные». В реакциях горячего синтеза очень легкие высокоэнергетические снаряды разгоняются по очень тяжелым целям (актиниды ), с образованием составных ядер при высоких энергиях возбуждения (~ 40–50МэВ ), которые могут либо делиться, либо испарять несколько (от 3 до 5) нейтронов.[5] В реакциях холодного синтеза образовавшиеся конденсированные ядра имеют относительно низкую энергию возбуждения (~ 10–20 МэВ), что снижает вероятность того, что эти продукты будут подвергаться реакциям деления. Когда слитые ядра охлаждаются до основное состояние, они требуют испускания только одного или двух нейтронов и, таким образом, позволяют производить больше продуктов, богатых нейтронами.[4] Последнее является концепцией, отличной от той, в которой ядерный синтез, как утверждалось, достигается при условиях комнатной температуры (см. холодный синтез ).[6]

Холодный синтез

До успешного синтеза нихония командой RIKEN ученые из Институт исследования тяжелых ионов (Gesellschaft für Schwerionenforschung) в Дармштадт Германия также пыталась синтезировать нихоний путем бомбардировки висмута-209 цинком-70 в 1998 году. В двух отдельных прогонах реакции атомы нихония не были идентифицированы.[7] Они повторили эксперимент в 2003 году снова, но безуспешно.[7] В конце 2003 г. новая команда RIKEN используя свой эффективный аппарат, GARIS попытался провести реакцию и достиг предела 140 фб. В декабре 2003 г. - августе 2004 г. они прибегли к «грубой силе» и проводили реакцию в течение восьми месяцев. Они смогли обнаружить один атом 278Nh.[8] Они повторили реакцию в нескольких запусках в 2005 году и смогли синтезировать второй атом,[9] за ним последовала третья в 2012 году.[10]

В таблице ниже представлены различные комбинации мишеней и снарядов, которые могут быть использованы для образования составных ядер с Z = 113.

ЦельСнарядCNРезультат попытки
208Pb71Ga279NhРеакция еще не предпринята
209Би70Zn279NhУспешная реакция
238U45Sc283NhРеакция еще не предпринята
237Np48Ca285NhУспешная реакция
244Пу41K285NhРеакция еще не предпринята
250См37Cl287NhРеакция еще не предпринята
248См37Cl285NhРеакция еще не предпринята

Горячий синтез

В июне 2006 г. команда Дубна-Ливермор синтезировала нихоний напрямую путем бомбардировки нептуний -237 мишень с ускорением кальций-48 ядер, в поисках более легких изотопов 281Nh и 282Nh и продукты их распада, чтобы получить представление о стабилизирующих эффектах замкнутых нейтронных оболочек на N = 162 и N = 184:[11]

237
93Np
 + 48
20Ca
 → 282
113Nh
 + 1
0п

Два атома 282Nh были обнаружены.[11]

Как продукт распада

Список изотопов нихония, наблюдаемых при распаде
Остаток испаренияНаблюдаемый изотоп нихония
294Lv, 290Fl?290Нет?[2]
299Убн, 295Ог, 291Lv, 287Fl?287Нет?[1]
294Ц, 290Mc286Nh[12]
293Ц, 289Mc285Nh[12]
288Mc284Nh[13]
287Mc283Nh[13]

Нихоний наблюдался как продукт распада флеровия (через захват электронов) и московия (через альфа-распад). Московий в настоящее время имеет четыре известных изотопа; все они претерпевают альфа-распад, превращаясь в ядра нихония с массовыми числами от 283 до 286. Исходные ядра флеровия и московия сами могут быть продуктами распада ливерморий (хотя неподтвержденный распад от Оганессон или же unbinilium возможно, наблюдались) и Tennessine соответственно. На сегодняшний день не известно о других элементах, распадающихся до нихония.[14] Например, в январе 2010 г. команда Дубны (ОИЯИ ) идентифицировал нихоний-286 как продукт распада теннессина через последовательность альфа-распада:[12]

294
117Ц
 → 290
115Mc
 + 4
2Он
290
115Mc
 → 286
113Nh
 + 4
2Он

Теоретические расчеты

Сечения остатков испарения

В приведенной ниже таблице приведены различные комбинации мишеней и снарядов, для которых расчеты дали оценки выходов поперечных сечений от различных каналов испарения нейтронов. Дан канал с максимальной ожидаемой доходностью.

DNS = двухъядерная система; σ = поперечное сечение

ЦельСнарядCNКанал (продукт)σМаксимумМодельСсылка
209Би70Zn279Nh1n (278Nh)30 фбDNS[15]
238U45Sc283Nh3n (280Nh)20 фбDNS[16]
237Np48Ca285Nh3n (282Nh)0,4 пбDNS[17]
244Пу41K285Nh3n (282Nh)42,2 фбDNS[16]
250См37Cl287Nh4n (283Nh)0,594 пбDNS[16]
248См37Cl285Nh3n (282Nh)0,26 пбDNS[16]

Рекомендации

  1. ^ а б Hofmann, S .; Heinz, S .; Mann, R .; Maurer, J .; Münzenberg, G .; Antalic, S .; Barth, W .; Burkhard, H.G .; Dahl, L .; Eberhardt, K .; Grzywacz, R .; Hamilton, J. H .; Хендерсон, Р. А .; Kenneally, J.M .; Киндлер, Б .; Кожухаров, И .; Lang, R .; Lommel, B .; Miernik, K .; Miller, D .; Муди, К. Дж .; Morita, K .; Nishio, K .; Попеко, А.Г .; Роберто, Дж. Б .; Runke, J .; Rykaczewski, K. P .; Saro, S .; Schneidenberger, C .; Schött, H.J .; Shaughnessy, D.A .; Стойер, М. А .; Thörle-Pospiech, P .; Tinschert, K ​​.; Trautmann, N .; Uusitalo, J .; Еремин, А. В. (2016). «Замечания о барьерах деления SHN и поиск элемента 120». В Пениножкевиче Ю. E .; Соболев, Ю. Г. (ред.). Экзотические ядра: Материалы международного симпозиума по экзотическим ядрам EXON-2016. Экзотические ядра. С. 155–164. ISBN  9789813226555.
  2. ^ а б Hofmann, S .; Heinz, S .; Mann, R .; Maurer, J .; Münzenberg, G .; Antalic, S .; Barth, W .; Burkhard, H.G .; Dahl, L .; Eberhardt, K .; Grzywacz, R .; Hamilton, J. H .; Хендерсон, Р. А .; Kenneally, J.M .; Киндлер, Б .; Кожухаров, И .; Lang, R .; Lommel, B .; Miernik, K .; Miller, D .; Муди, К. Дж .; Morita, K .; Nishio, K .; Попеко, А.Г .; Роберто, Дж. Б .; Runke, J .; Rykaczewski, K. P .; Saro, S .; Scheidenberger, C .; Schött, H.J .; Shaughnessy, D.A .; Стойер, М. А .; Thörle-Popiesch, P .; Tinschert, K ​​.; Trautmann, N .; Uusitalo, J .; Еремин, А. В. (2016). «Обзор четных элементных сверхтяжелых ядер и поиск элемента 120». Европейский физический журнал A. 2016 (52). Дои:10.1140 / epja / i2016-16180-4.
  3. ^ Forsberg, U .; Рудольф, Д .; Андерссон, Л.-Л .; Ди Нитто, А .; Düllmann, Ch.E .; Fahlander, C .; Гейтс, J.M .; Голубев, П .; Gregorich, K.E .; Gross, C.J .; Herzberg, R.-D .; Heßberger, F.P .; Khuyagbaatar, J .; Kratz, J.V .; Rykaczewski, K .; Sarmiento, L.G .; Schädel, M .; Якушев А .; Åberg, S .; Ackermann, D .; Блок, М .; Бренд, H .; Carlsson, B.G .; Cox, D .; Derkx, X .; Dobaczewski, J .; Eberhardt, K .; Even, J .; Gerl, J .; и другие. (2016). «События отдачи-α-деления и отдачи-α – α-деления, наблюдаемые в реакции 48Ca + 243Am». Ядерная физика A. 953: 117–138. arXiv:1502.03030. Bibcode:2016НуФА.953..117Ф. Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2016.04.025.
  4. ^ а б Армбрустер, Питер и Мюнценберг, Готфрид (1989). «Создание сверхтяжелых элементов». Scientific American. 34: 36–42.
  5. ^ Барбер, Роберт С .; Gäggeler, Heinz W .; Кароль, Пол Дж .; Накахара, Хиромити; Вардачи, Эмануэле; Фогт, Эрих (2009). «Открытие элемента с атомным номером 112 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 81 (7): 1331. Дои:10.1351 / PAC-REP-08-03-05.
  6. ^ Флейшманн, Мартин; Понс, Стэнли (1989). «Электрохимически индуцированный ядерный синтез дейтерия». Журнал электроаналитической химии и межфазной электрохимии. 261 (2): 301–308. Дои:10.1016/0022-0728(89)80006-3.
  7. ^ а б «Искать элемент 113» В архиве 2012-02-19 в Wayback Machine, Hofmann et al., Отчет GSI за 2003 год. Проверено 3 марта 2008 г.
  8. ^ Морита, Косуке; Моримото, Кодзи; Кадзи, Дайя; Акияма, Такахиро; Гото, Син-Ичи; Хаба, Хиромицу; Идегучи, Эйдзи; Канунго, Ритупарна; и другие. (2004). «Эксперимент по синтезу элемента 113 в реакции 209Би (70Zn, n)278113". Журнал Физического общества Японии. 73 (10): 2593–2596. Bibcode:2004JPSJ ... 73.2593M. Дои:10.1143 / JPSJ.73.2593.
  9. ^ Барбер, Роберт С .; Кароль, Пол Дж; Накахара, Хиромити; Вардачи, Эмануэле; Фогт, Эрих В. (2011). «Обнаружение элементов с атомными номерами больше или равными 113 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 83 (7): 1485. Дои:10.1351 / PAC-REP-10-05-01.
  10. ^ К. Морита; Моримото, Кодзи; Кадзи, Дайя; Хаба, Хиромицу; Озэки, Казутака; Кудо, Юки; Сумита, Такаяки; Вакабаяси, Ясуо; Йонеда, Акира; Танака, Кенго; и другие. (2012). «Новые результаты в производстве и распаде изотопа, 278113, 113-го элемента ». Журнал Физического общества Японии. 81 (10): 103201. arXiv:1209.6431. Bibcode:2012JPSJ ... 81j3201M. Дои:10.1143 / JPSJ.81.103201.
  11. ^ а б Оганесян, Ю. Ц .; Утёнков, В .; Лобанов Ю.А. Абдуллин, Ф .; Поляков, А .; Sagaidak, R .; Широковский, И .; Цыганов Ю.А. Воинов, А .; Гулбекян, Гулбекян; и другие. (2007). «Синтез изотопа 282113 в 237Np +48Реакция синтеза Ca » (PDF). Физический обзор C. 76 (1): 011601 (R). Bibcode:2007PhRvC..76a1601O. Дои:10.1103 / PhysRevC.76.011601.
  12. ^ а б c Оганесян, Ю. Ц .; Абдуллин, Ф. Ш .; Bailey, P.D .; Benker, D.E .; Bennett, M.E .; Дмитриев, С. Н .; Ezold, J. G .; Hamilton, J. H .; и другие. (2010). «Синтез нового элемента с атомным номером Z = 117». Письма с физическими проверками. 104 (14): 142502. Bibcode:2010ПхРвЛ.104н2502O. Дои:10.1103 / PhysRevLett.104.142502. PMID  20481935.
  13. ^ а б Оганесян, Ю. Ц .; Пенионжкевич, Ю. E .; Черепанов, Э.А. (2007). «Самые тяжелые ядра, произведенные в 48Са-индуцированные реакции (свойства синтеза и распада) ». Материалы конференции AIP. 912. С. 235–246. Дои:10.1063/1.2746600.
  14. ^ Сонзони, Алехандро. «Интерактивная карта нуклидов». Национальный центр ядерных данных: Брукхейвенская национальная лаборатория. Получено 2008-06-06.
  15. ^ Фэн, Чжао-Цин; Джин, Ген-Мин; Ли, Цзюнь-Цин; Шайд, Вернер (2007). «Образование сверхтяжелых ядер в реакциях холодного синтеза». Физический обзор C. 76 (4): 044606. arXiv:0707.2588. Bibcode:2007PhRvC..76d4606F. Дои:10.1103 / PhysRevC.76.044606.
  16. ^ а б c d Feng, Z .; Jin, G .; Ли, Дж. (2009). «Производство новых сверхтяжелых ядер Z = 108-114 с 238U, 244Pu и 248,250См мишени ». Физический обзор C. 80 (5): 057601. arXiv:0912.4069. Дои:10.1103 / PhysRevC.80.057601.
  17. ^ Feng, Z; Джин, G; Ли, Дж; Шайд, W (2009). «Производство тяжелых и сверхтяжелых ядер в реакциях массивного синтеза». Ядерная физика A. 816 (1–4): 33–51. arXiv:0803.1117. Bibcode:2009НуФА.816 ... 33Ф. Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2008.11.003.