Остров стабильности
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 году Нобелевской премии по физике) 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.
![](../I/Island-of-Stability.png.webp)
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 ОИЯИ 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 учёные 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 сверхтяжёлых ядер[9].
Номер | Название | Наиболее долгоживущий полученный изотоп | Период полураспада |
---|---|---|---|
83 | Висмут | 209Bi | 1.9 × 1019 лет |
84 | Полоний | 209Po | 125.2 ± 3.3 лет |
85 | Астат | 210At | 8.1 часов |
86 | Радон | 222Rn | 3.8235 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 | 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 часов |
106 | Сиборгий | 269Sg | 3.1 мин |
107 | Борий | 270Bh | 1 мин |
108 | Хассий | 270Hs | 10 с |
109 | Мейтнерий | 278Mt | 4.5 с |
110 | Дармштадтий | 281Ds | 13 с |
111 | Рентгений | 282Rg | 2.1 мин[13] |
112 | Коперниций | 285Cn | 28 с |
113 | Нихоний | 286Nh | 9.5 с |
114 | Флеровий | 289Fl | 1.9 с |
115 | Московий | 290Mc | 650 мс |
116 | Ливерморий | 293Lv | 57 мс |
117 | Теннессин | 294Ts | 51 мс |
118 | Оганесон | 294Og | 0.69 мс |
Примечание: для элементов 109—118 наиболее долгоживущий изотоп является самым тяжёлым из полученных. Можно предположить, что более тяжёлые, ещё неполученные изотопы имеют более долгий срок жизни.
См. также
Примечания
- 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. (Дата обращения: 28 октября 2012)
- См. также свободно доступный препринт, несколько отличающийся от статьи в Phys. Rev. C (Дата обращения: 28 октября 2012)
- Молчанов М. Открытие подтверждено // В мире науки. — 2006. — № 7 (июль). — С. 74—75. Архивировано 28 сентября 2007 года.
- M. Morjean et al. Direct experimental evidence for very long fission times of super-heavy elements // The European Physical Journal D. — 2007 (препринт). (Дата обращения: 28 октября 2012)
- Институт в Дубне стал четвёртым в мире по количеству открытых изотопов // Lenta.ru, 5.10.2011. (Дата обращения: 28 октября 2012)
- Isotope ranking reveals leading labs (англ.) // Nature, 4.10.2011. (Дата обращения: 28 октября 2012)
- Валерий Чумаков. Сверхтяжёлые элементы // В мире науки. — 2016. — № 5—6. — С. 12—23.
- 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. (Дата обращения: 28 октября 2012)
- Обнаружены следы ультратяжёлых ядер галактических космических лучей // Fian-inform.ru. — 2011. Архивировано 8 января 2012 года.
- Полухина Н. Г. Достижения в ядерно-физических исследованиях на трековых детекторах и перспективы использования трековой методики в астрофизике, физике элементарных частиц и прикладных работах // Успехи физических наук. — Российская академия наук, 2012. — Т. 182. — С. 656—669. — doi:10.3367/UFNr.0182.201206g.0656. (Дата обращения: 28 октября 2012)
- Emsley, J. Nature's Building Blocks (англ.). — Oxford University Press, 2001. — P. 143−144, 458. — ISBN 0-19-850340-7.
- Khuyagbaatar, J. 48Ca+249Bk Fusion Reaction Leading to Element Z = 117: Long-Lived α-Decaying 270Db and Discovery of 266Lr (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 2014. — Vol. 112. — P. 172501. — doi:10.1103/PhysRevLett.112.172501. — .
- Witze, A. Superheavy element 117 makes debut . ScienceNews (6 апреля 2010). Дата обращения: 6 апреля 2010.
- Khuyagbaatar, J.; Yakushev, A.; Düllmann, Ch. E. et al. 48Ca+249Bk Fusion Reaction Leading to Element Z=117: Long-Lived α-Decaying 270Db and Discovery of 266Lr (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 2014. — Vol. 112, no. 17. — P. 172501. — doi:10.1103/PhysRevLett.112.172501. — . — PMID 24836239.
Ссылки
- Оганесян Ю.Ц. Острова стабильности // В мире науки : журнал. — 2005. — № 3. — С. 66—77. Архивировано 20 мая 2008 года.
- Оганесян Ю.Ц. Острова стабильности сверхтяжелых элементов // Научно-популярная лекция, прочитанная в ФИАНе в 2008 г.
- Остров Стабильности за пределами таблицы Менделеева