Изотопы рентгения
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рентгений ( 111 Rg) — синтетический элемент , поэтому стандартный атомный вес указать невозможно. Как и все синтетические элементы, он не имеет стабильных изотопов . Первым изотопом, который был синтезирован, был 272 Rg в 1994 г., который также является единственным изотопом, синтезированным напрямую; все остальные являются продуктами распада более тяжелых элементов. Известно семь радиоизотопов с массовыми числами 272, 274 и 278–282. Самый долгоживущий изотоп – 282 Рг с периодом полураспада около 2 минут, хотя данные неподтверждены. 283 Рг и 286 Rg может иметь более длительный период полураспада - около 5,1 минуты и 10,7 минуты соответственно.
Список изотопов
[ редактировать ]Нуклид | С | Н | Изотопная масса ( Да ) [n 1] [n 2] | Период полураспада [1] | Разлагаться режим [1] [n 3] | Дочь изотоп | Спин и паритет [1] [n 4] | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
272 Рг | 111 | 161 | 272.15327(25)# | 4,2(11) мс | а | 268 гора | 5+#, 6+# | ||||||||||||
274 Рг [n 5] | 111 | 163 | 274.15525(19)# | 20(11) мс | а | 270 гора | |||||||||||||
278 Рг [№ 6] | 111 | 167 | 278.16149(38)# | 4.6 +5.5 −1,6 мс [6] | а | 274 гора | |||||||||||||
279 Рг [n 7] | 111 | 168 | 279.16272(51)# | 90 +60 −25 мс [6] | а (87%) | 275 гора | |||||||||||||
Сан-Франциско (13%) [6] | (различный) | ||||||||||||||||||
280 Рг [№ 8] | 111 | 169 | 280.16514(61)# | 3,9(3) с [6] | а (87%) | 276 гора | |||||||||||||
ЕС (13%) [7] | 280 Дс | ||||||||||||||||||
281 Рг [n 9] | 111 | 170 | 281.16636(89)# | 11 +3 −1 с [6] | Сан-Франциско (86%) | (различный) | |||||||||||||
а (14%) [6] | 277 гора [3] | ||||||||||||||||||
282 Рг [№ 10] | 111 | 171 | 282.16912(72)# | 130(50) с | а | 278 гора | |||||||||||||
283 Рг [№ 11] | 111 | 172 | 283.17054(79)# | 5,1 минута? | Сан-Франциско | (различный) | |||||||||||||
286 Рг [№ 12] | 111 | 175 | 10,7 мин? | а | 282 гора | ||||||||||||||
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: |
- ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
- ^ Режимы распада:
ЕС: Захват электрона СФ: Спонтанное деление - ^ # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).
- ^ Не синтезируется напрямую, возникает как распада продукт 278 Нх
- ^ Не синтезируется напрямую, возникает как продукт распада 282 Нх
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в распада цепочке 287 Мак
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 288 Мак
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 293 Ц
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 294 Ц
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 287 эт; неподтвержденный
- ^ Не синтезируется напрямую, происходит в цепочке распада 290 эт и 294 Лев; неподтвержденный
Изотопы и ядерные свойства
[ редактировать ]Нуклеосинтез
[ редактировать ]Сверхтяжелые элементы , такие как рентгений, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорителях частиц , которые вызывают реакции термоядерного синтеза . В то время как самый легкий изотоп рентгения, рентгений-272, может быть синтезирован непосредственно таким образом, все более тяжелые изотопы рентгения наблюдались только как продукты распада элементов с более высокими атомными номерами . [8]
В зависимости от задействованной энергии реакции синтеза можно разделить на «горячие» и «холодные». В реакциях горячего синтеза очень легкие снаряды с высокой энергией ускоряются по направлению к очень тяжелым мишеням ( актиноидам ), образуя составные ядра с высокой энергией возбуждения (~ 40–50 МэВ ), которые могут либо делиться, либо испарять несколько (от 3 до 5) ядер. нейтроны. [9] В реакциях холодного синтеза образующиеся слившиеся ядра имеют относительно низкую энергию возбуждения (~ 10–20 МэВ), что снижает вероятность того, что эти продукты вступят в реакции деления. Поскольку слитые ядра остывают до основного состояния , им требуется испускание только одного или двух нейтронов, что позволяет генерировать более богатые нейтронами продукты. [8] Последняя концепция отличается от концепции, согласно которой ядерный синтез достигается при комнатной температуре (см. Холодный синтез ). [10]
В таблице ниже приведены различные комбинации мишеней и снарядов, которые можно использовать для образования составных ядер с Z = 111.
Цель | Снаряд | Китай | Результат попытки |
---|---|---|---|
205 Тл | 70 Зн | 275 Рг | Неудача на сегодняшний день |
208 Pb | 65 С | 273 Рг | Успешная реакция |
209 С | 64 В | 273 Рг | Успешная реакция |
231 Хорошо | 48 Что | 279 Рг | Реакция еще не предпринята |
238 В | 41 К | 279 Рг | Реакция еще не предпринята |
244 Мог | 37 кл. | 281 Рг | Реакция еще не предпринята |
248 См | 31 П | 279 Рг | Реакция еще не предпринята |
250 См | 31 П | 281 Рг | Реакция еще не предпринята |
Холодный синтез
[ редактировать ]До первого успешного синтеза рентгения в 1994 году командой GSI группа из Объединенного института ядерных исследований в Дубне , Россия, также пыталась синтезировать рентген путем бомбардировки висмута-209 никелем-64 в 1986 году. Атомов рентгения обнаружено не было. . После модернизации оборудования команда GSI успешно обнаружила 3 атома 272 Rg в своем эксперименте открытия. [11] Еще 3 атома были синтезированы в 2002 году. [12] Открытие рентгения было подтверждено в 2003 году, когда команда RIKEN измерила распады 14 атомов 272 Рг. [13]
Тот же изотоп рентгена был обнаружен американской командой из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) по реакции:
- 208
82 Пб
+ 65
29 меди
→ 272
111 рг
+
н
Эта реакция была проведена в рамках исследования снарядов с нечетным атомным номером в реакциях холодного синтеза. [14]
The 205 Тл( 70 Зн, н) 274 Реакция Rg была опробована командой RIKEN в 2004 году и повторена в 2010 году в попытке обеспечить открытие ее родительского элемента. 278 Нх: [15]
- 205
81 Тл
+ 70
30 Зн
→ 274
111 рг
+
н
Из-за слабости мишени из таллия они не смогли обнаружить атомы 274 Рг. [15]
Как продукт распада
[ редактировать ]Остаток испарения | Наблюдаемый изотоп рентгения |
---|---|
294 Лев, 290 В, 290 Нх? | 286 Рг? [5] |
287 В, 287 Нх? | 283 Рг? [4] |
294 ТС, 290 Мак, 286 Нх | 282 Рг [16] |
293 ТС, 289 Мак, 285 Нх | 281 Рг [16] |
288 Мак, 284 Нх | 280 Рг [17] |
287 Мак, 283 Нх | 279 Рг [17] |
286 Мак, 282 Нх | 278 Рг [17] |
278 Нх | 274 Рг [18] |
Все изотопы рентгения, кроме рентгения-272, обнаружены только в цепочках распада элементов с более высоким атомным номером , таких как нихоний . В настоящее время у нихония есть шесть известных изотопов, еще два неподтвержденных; все они подвергаются альфа-распаду с образованием ядер рентгения с массовыми числами от 274 до 286. Родительские ядра нихония сами могут быть продуктами распада московия и теннессина , а также (через неподтвержденные ветви) флеровия и ливермория . [19] Например, в январе 2010 года команда Дубны ( ОИЯИ ) идентифицировала рентгений-281 как конечный продукт распада теннессина через последовательность альфа-распада: [16]
- 293
117 Ц.
→ 289
115 Мк
+ 4
2 Он - 289
115 Мк
→ 285
113 Нч
+ 4
2 Он - 285
113 Нч
→ 281
111 рг
+ 4
2 Он
Ядерная изомерия
[ редактировать ]- 274 Рг
Два атома 274 Rg наблюдались в распада цепочке 278 Нх. Они распадаются путем альфа-излучения , испуская альфа-частицы с разной энергией и имеют разное время жизни. Кроме того, две целые цепочки распада кажутся разными. Это предполагает наличие двух ядерных изомеров, но необходимы дальнейшие исследования. [18]
- 272 Рг
Четыре альфа-частицы вылетели из 272 Обнаружен Rg с энергиями 11,37, 11,03, 10,82 и 10,40 МэВ. GSI измерил 272 Rg имеет период полураспада 1,6 мс, тогда как по последним данным RIKEN период полураспада составляет 3,8 мс. Противоречивые данные могут быть связаны с ядерными изомерами, но имеющихся данных недостаточно для каких-либо точных определений. [11] [13]
Химические выходы изотопов
[ редактировать ]Холодный синтез
[ редактировать ]В таблице ниже представлены сечения и энергии возбуждения для реакций холодного синтеза, непосредственно производящих изотопы рентгения. Данные, выделенные жирным шрифтом, представляют собой максимумы, полученные в результате измерений функции возбуждения. + представляет собой наблюдаемый канал выхода.
Снаряд | Цель | Китай | 1н | 2н | 3н |
---|---|---|---|---|---|
64 В | 209 С | 273 Рг | 3,5 пб, 12,5 МэВ | ||
65 С | 208 Pb | 273 Рг | 1,7 пб, 13,2 МэВ |
Теоретические расчеты
[ редактировать ]Сечения остатков испарения
[ редактировать ]В таблице ниже приведены различные комбинации мишень-снаряд, для которых расчеты дали оценки выходов в сечении из различных каналов испарения нейтронов. Указан канал с наибольшей ожидаемой доходностью.
DNS = двуядерная система; σ = поперечное сечение
Цель | Снаряд | Китай | Канал (продукт) | σ макс | Модель | Ссылка |
---|---|---|---|---|---|---|
238 В | 41 К | 279 Рг | 4n ( 275 Рг) | 0,21 пб | DNS | [20] |
244 Мог | 37 кл. | 281 Рг | 4n ( 277 Рг) | 0,33 пб | DNS | [20] |
248 См | 31 П | 279 Рг | 4n ( 275 Рг) | 1,85 пб | DNS | [20] |
250 См | 31 П | 281 Рг | 4n ( 277 Рг) | 0,41 пб | DNS | [20] |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ^ http://www.jinr.ru/posts/both-neutron-properties-and-new-results-at-she-factory/
- ^ Jump up to: а б Оганесян Юрий Ц.; Абдуллин Ф.Ш.; Александр, К.; Биндер, Дж.; и др. (30 мая 2013 г.). «Экспериментальные исследования 249 Бк + 48 Реакция Ca, включая свойства распада и функцию возбуждения изотопов элемента 117, а также открытие нового изотопа. 277 Mt». Physical Review C. 87 ( 054621). Американское физическое общество. Bibcode : 2013PhRvC..87e4621O . doi : 10.1103/PhysRevC.87.054621 .
- ^ Jump up to: а б Хофманн, С.; Хайнц, С.; Манн, Р.; и др. (2016). «Замечания о барьерах деления SHN и поиске элемента 120». У Пениножкевича Ю. Э.; Соболев, Ю. Г. (ред.). Экзотические ядра: EXON-2016 Материалы Международного симпозиума по экзотическим ядрам . Экзотические ядра. стр. 155–164. дои : 10.1142/9789813226548_0024 . ISBN 9789813226555 .
- ^ Jump up to: а б Хофманн, С.; Хайнц, С.; Манн, Р.; и др. (2016). «Обзор четных элементных сверхтяжелых ядер и поиск элемента 120» . Европейский физический журнал А. 2016 (52): 180. Бибкод : 2016EPJA...52..180H . дои : 10.1140/epja/i2016-16180-4 . S2CID 124362890 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K.; Kovrizhnykh, N. D.; et al. (2022). "New isotope 286 Mc производства в 243 Am+ 48 Реакция Ca» . Physical Review C. 106 ( 64306): 064306. Bibcode : 2022PhRvC.106f4306O . doi : 10.1103/PhysRevC.106.064306 . S2CID 254435744 .
- ^ Форсберг, У.; Рудольф, Д.; Андерссон, Л.-Л.; Ди Нитто, А.; Дуллманн, CE; Фаландер, К.; Гейтс, Дж. М.; Голубев П.; Грегорич, Кентукки; Гросс, CJ; Герцберг, Р.-Д.; Хессбергер, ФП; Хуягбаатар Дж.; Крац, СП; Рыкачевский, К.; Сармьенто, LG; Шедель, М.; Якушев А.; Оберг, С.; Акерманн, Д.; Блок, М.; Брэнд, Х.; Карлссон, Б.Г.; Кокс, Д.; Деркс, X.; Добачевски Дж.; Эберхардт, К.; Эвен, Дж.; Герл, Дж.; и др. (2016). «События отдачи-α-деления и отдачи-α-α-деления, наблюдаемые в реакции 48Ca + 243Am». Ядерная физика А . 953 : 117–138. arXiv : 1502.03030 . Бибкод : 2016НуФА.953..117F . doi : 10.1016/j.nuclphysa.2016.04.025 . S2CID 55598355 .
- ^ Jump up to: а б Армбрустер, Питер и Мунценберг, Готфрид (1989). «Создание сверхтяжелых элементов». Научный американец . 34 : 36–42.
- ^ Барбер, Роберт С.; Геггелер, Хайнц В.; Карол, Пол Дж.; Накахара, Хиромичи; Вардачи, Эмануэле; Фогт, Эрих (2009). «Открытие элемента с атомным номером 112 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 81 (7): 1331. doi : 10.1351/PAC-REP-08-03-05 .
- ^ 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 .
- ^ Jump up to: а б Хофманн, С.; Нинов В.; Хессбергер, ФП; Армбрустер, П.; Фолджер, Х.; Мюнценберг, Г.; Шотт, HJ; Попеко, АГ; и др. (1995). «Новый элемент 111». Журнал физики А. 350 (4): 281–282. Бибкод : 1995ZPhyA.350..281H . дои : 10.1007/BF01291182 . S2CID 18804192 .
- ^ Хофманн, С.; Хессбергер, ФП; Акерманн, Д.; Мюнценберг, Г.; Анталич, С.; Кагарда, П.; Киндлер, Б.; Кожухарова Дж.; и др. (2002). «Новые результаты по элементам 111 и 112». Европейский физический журнал А. 14 (2): 147–157. Бибкод : 2002EPJA...14..147H . дои : 10.1140/epja/i2001-10119-x . S2CID 8773326 .
- ^ Jump up to: а б Морита, К.; Моримото, КК; Кадзи, Д.; Гото, С.; Хаба, Х.; Идегути, Э.; Канунго, Р.; Катори, К.; Кура, Х.; Кудо, Х.; Ониши, Т.; Одзава, А.; Питер, Джей Си; Суда, Т.; Суэки, К.; Танихата, И.; Токанай, Ф.; Сюй, Х.; Еремин А.В.; Йонеда, А.; Ёсида, А.; Чжао, Ю.-Л.; Чжэн, Т. (2004). «Состояние исследований тяжелых элементов с использованием GARIS в RIKEN». Ядерная физика А . 734 : 101–108. Бибкод : 2004НуФА.734..101М . doi : 10.1016/j.nuclphysa.2004.01.019 .
- ^ Фолден, СМ; Грегорич, К.; Дюльманн, Ч.; Махмуд, Х.; Панг, Г.; Швантес, Дж.; Судове, Р.; Зелински, П.; и др. (2004). «Разработка реакции нечетного Z-снаряда для синтеза тяжелых элементов: 208 Pb( 64 Ни,н) 271 Дс и 208 Pb( 65 Ку, н) 272 111" (PDF) . Письма о физическом обзоре . 93 (21): 212702. Бибкод : 2004PhRvL..93u2702F . doi : 10.1103/PhysRevLett.93.212702 . PMID 15601003 .
- ^ Jump up to: а б Моримото, Кодзи (2016). «Открытие элемента 113 в РИКЕН» (PDF) . www.физика.adelaide.edu.au . 26-я Международная конференция по ядерной физике . Проверено 14 мая 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с Оганесян Юрий Ц.; Абдуллин Ф.Ш.; Бейли, PD; и др. (09 апреля 2010 г.). «Синтез нового элемента с атомным номером Z =117» . Письма о физических отзывах . 104 (142502): 142502. Бибкод : 2010PhRvL.104n2502O . doi : 10.1103/PhysRevLett.104.142502 . ПМИД 20481935 .
- ^ Jump up to: а б с Оганесян, Ю. Пс.; Пенионжкевич, Ю. ЕГО.; Черепанов, Е. А. (2007). «Самые тяжелые ядра, произведенные в 48 Реакции, индуцированные кальцием (свойства синтеза и распада)». Материалы конференции AIP . Том 912. С. 235–246. doi : 10.1063/1.2746600 .
- ^ Jump up to: а б Морита, Кодзи, Дайя; Гото, Син-ичи; Идегути, Эйдзи; Катори, Кэндзи; Кудо, Хисаки; Озава, Акира; Суэки, Кейсуке; Сюй, Хушань, Йонеда, Акира; 209 С( 70 Зн, н) 278 113». Журнал Физического общества Японии . 73 (10): 2593–2596. Бибкод : 2004JPSJ...73.2593M . doi : 10.1143/JPSJ.73.2593 .
- ^ Сонцогни, Алехандро. «Интерактивная карта нуклидов» . Национальный центр ядерных данных: Брукхейвенская национальная лаборатория. Архивировано из оригинала 11 декабря 2012 г. Проверено 6 июня 2008 г.
- ^ Jump up to: а б с д Фэн, З.; Джин, Г.; Ли, Дж. (2009). «Производство новых сверхтяжелых ядер Z=108–114 с 238 В, 244 Пу и 248,250 Цели Cm». Physical Review C. 80 ( 5): 057601. arXiv : 0912.4069 . doi : 10.1103/PhysRevC.80.057601 . S2CID 118733755 .
- Массы изотопов из:
- М. Ван; Г. Ауди; А. Х. Вапстра; Ф.Г. Кондев; М. МакКормик; С. Сюй; и др. (2012). «Оценка атомной массы AME2012 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 36 (12): 1603–2014. Бибкод : 2012ЧФК..36....3М . дои : 10.1088/1674-1137/36/12/003 . hdl : 11858/00-001M-0000-0010-23E8-5 . S2CID 250839471 .
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), « Оценка NUBASE свойств ядра и распада» , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Бибкод : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), « Оценка NUBASE свойств ядра и распада» , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Бибкод : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). Справочник CRC по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9 .
- Ю. Ц. Оганесян (2007). «Самые тяжелые ядра из 48 Реакции, индуцированные кальцием». Журнал физики G. 34 ( 4): R165–R242. Бибкод : 2007JPhG...34R.165O . doi : 10.1088/0954-3899/34/4/R01 .