Остров стабильности

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
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 полураспада[1], 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[2]. 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[3].

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[4][5].

Поиски сверхтяжёлых элементов в природе пока не увенчались успехом[6]. 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[7], однако это заявление в настоящее время оспаривается на основании последних попыток воспроизведения данных с использованием более точных методов. В 2011 году российские ученые сообщили[8] 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[9].

Период полураспада наиболее тяжёлых элементов[10][11][12]
Номер Название Наиболее
долгоживущий
полученный
изотоп
Период
полураспада
83 Висмут 209Bi 2 × 1019 лет
84 Полоний 209Po 130 лет
85 Астат 210At 8 часов
86 Радон 222Rn 3.824 дня
87 Франций 223Fr 22.0 мин
88 Радий 226Ra 1600 лет
89 Актиний 227Ac 21.77 лет
90 Торий 232Th 1.41 × 1010 лет
91 Протактиний 231Pa 32800 лет
92 Уран (элемент) 238U 4.47 × 109 лет
93 Нептуний 237Np 2.14 × 106 лет
94 Плутоний 244Pu 8.0 × 107 лет
95 Америций 243Am 7400 лет
96 Кюрий 247Cm 1.6 × 107 лет
97 Берклий 247Bk 1380 лет
98 Калифорний 251Cf 900 лет
99 Эйнштейний 252Es 470 дней
100 Фермий 257Fm 100.5 дня
101 Менделевий 258Md 51.5 дня
102 Нобелий 259No 58 мин
103 Лоуренсий 266Lr 10 часов
104 Резерфордий 267Rf 1.3 часа
105 Дубний 268Db 28 чсов
106 Сиборгий 269Sg 3.1 мин
107 Борий 270Bh 1 мин
108 Хассий 270Hs 10 сек
109 Мейтнерий 278Mt 4.5 сек
110 Дармштадтий 281Ds 13 сек
111 Рентгений 282Rg 100 сек
112 Коперниций 285Cn 28 сек
113 Нихоний 286Nh 9.5 сек
114 Флеровий 289Fl 1.9 сек
115 Московий 290Mc 650 миллисек
116 Ливерморий 293Lv 57 миллисек
117 Теннессин 294Ts 51 миллисек
118 Оганесон 294Og 0.69 миллисек

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[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Yu. 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 // Physical Review C. — American Physical Society, 2004. — Т. 70, вып. 6. — С. 064609. — DOI:10.1103/PhysRevC.70.064609.  (Проверено 28 октября 2012)
    • См. также свободно доступный препринт, несколько отличающийся от статьи в Phys. Rev. C  (Проверено 28 октября 2012)
  2. Молчанов М. Открытие подтверждено // В мире науки. — 2006. — № 7 (июль). — С. 74—75. Архивировано 28 сентября 2007 года.
  3. M. Morjean et al Direct experimental evidence for very long fission times of super-heavy elements // The European Physical Journal D. — 2007 (препринт).  (Проверено 28 октября 2012)
  4. Институт в Дубне стал четвёртым в мире по количеству открытых изотопов // Lenta.ru, 5.10.2011.  (Проверено 28 октября 2012)
  5. Isotope ranking reveals leading labs (англ.) // Nature, 4.10.2011.  (Проверено 28 октября 2012)
  6. Валерий Чумаков Сверхтяжёлые элементы // В мире науки. — 2016. — № 5-6. — С. 12-23.
  7. 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=292 and atomic number Z=~122 in natural Th (англ.). — DOI:10.1142/S0218301310014662. — arXiv:0804.3869. (Проверено 28 октября 2012)
  8. Обнаружены следы ультратяжёлых ядер галактических космических лучей // Fian-inform.ru. — 2011. Архивировано 8 января 2012 года.
  9. Полухина Н. Г. Достижения в ядерно-физических исследованиях на трековых детекторах и перспективы использования трековой методики в астрофизике, физике элементарных частиц и прикладных работах // Журнал «Успехи физических наук». — 2012. — Т. 182. — С. 656—669. — DOI:10.3367/UFNr.0182.201206g.0656.  (Проверено 28 октября 2012)
  10. Emsley J. Nature's Building Blocks. — Oxford University Press, 2001. — P. 143−144, 458. — ISBN 0-19-850340-7.
  11. Khuyagbaatar, J. (2014). «48Ca+249Bk Fusion Reaction Leading to Element Z = 117: Long-Lived α-Decaying 270Db and Discovery of 266Lr». Physical Review Letters 112: 172501. DOI:10.1103/PhysRevLett.112.172501. Bibcode2014PhRvL.112q2501K.
  12. Witze, A. Superheavy element 117 makes debut. ScienceNews (6 April 2010). Проверено 6 апреля 2010.

Ссылки[править | править код]