Изотопы гафния

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Изотопы гафния — разновидности химического элемента гафния, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы гафния с массовыми числами от 153 до 188 (количество протонов 72, нейтронов от 81 до 116), и 26 ядерных изомеров.

Природный гафний состоит из смеси 6 изотопов. Пять из них являются стабильными:

  • 176Hf (изотопная распространённость 5,26 %), стабилен
  • 177Hf (изотопная распространённость 18,60 %), стабилен
  • 178Hf (изотопная распространённость 27,28 %), стабилен
  • 179Hf (изотопная распространённость 13,62 %), стабилен
  • 180Hf (изотопная распространённость 35,08 %), стабилен

Еще один природный изотоп имеет огромный период полураспада, много больше возраста Вселенной:

178m2Hf[править | править код]

Основная статья Гафниевая бомба (англ.)

В 1998 году внимание ученых привлек изомер 178m2Hf. Его особенностью была значительная энергия возбуждённого состояния (2,446 МэВ на ядро или 1,3 ГДж на 1 грамм) при большом периоде полураспада (31 год).[1][2] При изомерном переходе энергия высвобождалась в виде гамма-излучения, конечный изотоп стабилен.

В 1998 году группа исследователей под руководством Карла Коллинза (Carl Collins) сообщила что нашла способ осуществления принудительного распада изомера. По сообщениям группы удалось добиться некоторого увеличения естественного темпа распада путем облучения вещества рентгеновским излучением определенного спектра. В 2003 году агентство оборонных исследований DARPA профинансировало дополнительные исследования, что вызвало общественный резонанс и слухи о так называемой гафниевой бомбе — устройстве, осуществляющем лавинный изомерный переход в значительной массе изомера с выделением энергий, сопоставимых с энергиями взрыва традиционных химических взрывчатых веществ.

Тем не менее в научном мире скептически отнеслись не только к перспективе построения подобных устройств но и к самой возможности искусственной стимуляции изомерного перехода, подвергнув критике работу Коллинза. Помимо сомнений в достоверности экспериментов также указывали на огромные трудности получения изомера в количествах, необходимых для построения практически применимого оружия. Причина трудностей — крайне низкие вероятности протекания всех известных реакций синтеза изомера, не позволяющие получать изомер на известном оборудовании в нужном количестве.

Таблица изотопов гафния[править | править код]

Символ
нуклида
Z(p) N(n) Масса изотопа[3]
(а. е. м.)
Период
полураспада
[4]
(T1/2)
Спин и чётность
ядра[4]
Энергия возбуждения
153Hf 72 81 152,97069 400 мс 1/2+
153mHf 750 кэВ 500 мс 11/2-
154Hf 72 82 153,96486 2 с 0+
155Hf 72 83 154,96339 890 мс 7/2-
156Hf 72 84 155,95936 23 мс 0+
156mHf 1,9590 МэВ 480 мкс 8+
157Hf 72 85 156,95840 115 мс 7/2-
158Hf 72 86 157,954799 2,84 с 0+
159Hf 72 87 158,953995 5,20 с 7/2-
160Hf 72 88 159,950684 13,6 с 0+
161Hf 72 89 160,950275 18,2 с 3/2-
162Hf 72 90 161,94721 39,4 с 0+
163Hf 72 91 162,94709 40,0 с 3/2-
164Hf 72 92 163,944367 111 с 0+
165Hf 72 93 164,94457 76 с 5/2-
166Hf 72 94 165,94218 6,77 мин 0+
167Hf 72 95 166,94260 2,05 мин 5/2-
168Hf 72 96 167,94057 25,95 мин 0+
169Hf 72 97 168,94126 3,24 мин 5/2-
170Hf 72 98 169,93961 16,01 ч 0+
171Hf 72 99 170,94049 12,1 ч 7/2+
171mHf 21,93 кэВ 29,5 с 1/2-
172Hf 72 100 171,939448 1,87 лет 0+
172mHf 2,00558 МэВ 163 нс 8-
173Hf 72 101 172,94051 23,6 ч 1/2-
174Hf 72 102 173,940046 2,0⋅1015 лет 0+
174m1Hf 1,5493 МэВ 138 нс 6+
174m2Hf 1,7975 МэВ 2,39 мкс 8-
174m3Hf 1,7975 МэВ 2,39 мкс 8-
174m4Hf 3,3117 МэВ 3,7 мкс 14+
175Hf 72 103 174,941509 70 сут 5/2-
176Hf 72 104 175,9414086 стабилен 0+
177Hf 72 105 176,9432207 стабилен 7/2-
177m1Hf 1,3154504 МэВ 1,09 с 23/2+
177m2Hf 1,34238 МэВ 55,9 мкс 19/2-
177m3Hf 2,74002 МэВ 51,4 мин 37/2-
178Hf 72 106 177,9436988 стабилен 0+
178m1Hf 1,147423 МэВ 4,0 с 8-
178m2Hf 2,44569 МэВ 31 лет 16+
178m3Hf 2,5735 МэВ 68 мкс 14-
179Hf 72 107 178,9458161 стабилен 9/2+
179m1Hf 375,0367 кэВ 18,67 с 1/2-
179m2Hf 1,10584 МэВ 25,05 сут 25/2-
180Hf 72 108 179,9465500 стабилен 0+
180m1Hf 1,14148 МэВ 5,47 ч 8-
180m2Hf 1,37415 МэВ 570 нс 4-
180m3Hf 2,4258 МэВ 15 мкс 10+
180m4Hf 2,4863 МэВ 10 мкс 12+
180m5Hf 2,5383 МэВ 10 мкс 14+
180m6Hf 3,5993 МэВ 90 мкс 18-
181Hf 72 109 180,9491012 42,39 сут 1/2-
181m1Hf 595 кэВ 80 мкс 9/2+
181m2Hf 1,040 МэВ 100 мкс 17/2+
181m3Hf 1,738 МэВ 1,5 мс 27/2-
182Hf 72 110 181,950554 8,90 млн. лет 0+
182mHf 1,17288 МэВ 61,5 мин 8-
183Hf 72 111 182,95353 1,067 ч 3/2-
184Hf 72 112 183,95545 4,12 ч 0+
184mHf 1,2724 МэВ 48 с 8-
185Hf 72 113 184,95882 3,5 мин 3/2-
186Hf 72 114 185,96089 2,6 мин 0+
187Hf 72 115 186,96459 30 с
188Hf 72 116 187,96685 20 с 0+

Примечания[править | править код]

  1. Ошибка Пентагона. Популярная механика (Октябрь 2007). Архивировано 22 августа 2011 года.
  2. Индуцированный распад ядерного изомера 178m2Hf и «изомерная бомба». УФН (Май 2005). Архивировано 22 августа 2011 года.
  3. Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode2003NuPhA.729..337A.
  4. 1 2 Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode2003NuPhA.729....3A.