鐽的同位素
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圖表
符號 | Z | N | 同位素質量(u) [n 1][n 2] |
半衰期 [n 1][n 2] |
衰變 方式 |
衰變 產物 |
原子核 自旋[n 1] |
---|---|---|---|---|---|---|---|
激發能量[n 2] | |||||||
267Ds[n 3] | 110 | 157 | 267.14377(15)# | 3(+6−2) µs | 9/2+# | ||
269Ds | 110 | 159 | 269.14475(3) | 230(110) µs [179(+245−66) µs] |
α | 265Hs | 3/2+# |
270Ds | 110 | 160 | 270.14458(5) | 160(100) µs [0.10(+14−4) ms] |
α | 266Hs | 0+ |
270mDs | 1140(70) keV | 10(6) ms [6.0(+82−22) ms] |
α | 266Hs | (10)(−#) | ||
271Ds | 110 | 161 | 271.14595(10)# | 210(170) ms | α | 267Hs | 11/2−# |
271mDs | 29(29) keV | 1.3(5) ms | α | 267Hs | 9/2+# | ||
273Ds | 110 | 163 | 273.14856(14)# | 0.17(+17−6) ms | α | 269Hs | 13/2−# |
273m1Ds | 198(20) keV | 120 ms | 3/2+# | ||||
273m2Ds | 290(40) keV | ||||||
275Ds[2] | 110 | 165 | 275.15203(45)# | 62 µs | α | 271Hs | |
276Ds[3] | 110 | 166 | 276.15303(59)# | ~66 µs | SF (67%) | (various) | 0+ |
α (33%) | 272Hs | ||||||
277Ds[n 4] | 110 | 167 | 277.15591(41)# | 4.1 ms[4] | α | 273Hs | 11/2+# |
279Ds[n 5] | 110 | 169 | 279.16010(64)# | +21 −17 ms 186[1] |
SF (87%)[1] | (various) | |
α (13%) | 275Hs | ||||||
280Ds[n 6] | 110 | 170 | 280.16131(89)# | +172 −16 µs 360[5][6][7] |
SF | (various) | 0+ |
281Ds[n 7] | 110 | 171 | 281.16451(59)# | 9.6 s | SF (94%) | (various) | 3/2+# |
α (6%) | 277Hs | ||||||
281mDs[n 8][n 7] | 3.7# min | α# | 277mHs# |
- ^ 1.0 1.1 1.2 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明,僅為理論推測。
- ^ 2.0 2.1 2.2 用括號括起來的數據代表不確定性。
- ^ 未確認的同位素
- ^ 並非直接合成產生,而是以285Fl的衰變產物發現
- ^ 並非直接合成產生,而是以283Cn的衰變產物發現
- ^ 並非直接合成產生,而是以288Fl的衰變產物發現
- ^ 7.0 7.1 並非直接合成產生,而是以289Fl的衰變產物發現
- ^ 未確認的同核異構體
同位素及核性質
核合成
能產生Z=110複核的目標、發射體組合
下表列出各種可用以產生110號元素的目標、發射體組合。
目標 | 發射體 | CN | 結果 |
---|---|---|---|
207Pb | 64Ni | 271Ds | 反應成功 |
208Pb | 64Ni | 272Ds | 反應成功 |
208Pb | 62Ni | 270Ds | 反應成功 |
209Bi | 59Co | 268Ds | 反應成功 |
232Th | 44Ca | 276Ds | 至今失敗 |
232Th | 48Ca | 280Ds | 反應成功 |
233U | 40Ar | 273Ds | 至今失敗[8] |
235U | 40Ar | 275Ds | 至今失敗[8] |
238U | 40Ar | 278Ds | 至今失敗[8] |
244Pu | 36S | 280Ds | 尚未嘗試 |
244Pu | 34S | 278Ds | 反應成功 |
248Cm | 30Si | 278Ds | 尚未嘗試 |
250Cm | 30Si | 280Ds | 尚未嘗試 |
249Cf | 26Mg | 275Ds | 尚未嘗試 |
251Cf | 26Mg | 277Ds | 尚未嘗試 |
冷聚變
208Pb(64Ni,xn)272-xDs(x=1)
GSI的科學家在1986年研究了這條反應,但沒有成功。計算出的截面限制在12 pb。1994年,他們使用改進了的設施,成功地檢測到9顆271Ds原子。GSI在2000年成功重現了這種反應,檢測到4個原子[9][10][11][12] ,勞倫斯伯克利國家實驗室則在2000年和2004年探測到9顆原子,而2002年日本理化學研究所也測得14顆原子。[13]
207Pb(64Ni,xn)271-xDs(x=1)
2000年10月至11月,GSI小組也在反應中使用207Pb目標體進行實驗,以尋找新的同位素270Ds。他們成功合成8個270Ds原子,其中包括基態270Ds和高自旋同核異構體270mDs。[14]
208Pb(62Ni,xn)270-xDs(x=1)
GSI的研究小組於1994年研究了這條反應,探測到3個269Ds原子。他們起初測定了第4條衰變鏈,但其後將其撤回。
209Bi(59Co,xn)268-xDs
俄羅斯杜布納的小組在1986年首次研究這個反應。他們無法檢測到任何原子,測量的截面限制在1 pb。1995年,勞倫斯伯克利國家實驗室報告表明,他們成功地在1n中子蒸發通道中檢測到267Ds的單個原子。然而他們沒有測量某些衰變,因此需要進一步研究來確認這一發現。[15]
熱聚變
232Th(48Ca,xn)280-xDs
杜布納的團隊在1986年首次嘗試用熱核聚變合成鐽元素。他們無法測量任何自發裂變活動,計算出的截面限制在1 pb。1997年11月和1998年10月,同樣的團隊在三個不同的實驗中重新研究這種反應。他們的新方法使用48Ca來合成超重元素。他們檢測到一些半衰期相對較長的自發裂變活動,並初步分配到衰變產物269Sg或265Rf,截面為5 pb。
232Th(44Ca,xn)276-xDs
杜布納小組在1986年和1987年進行了這種反應,並在這兩個實驗中測量到10毫秒的自發裂變活動,分配到272Ds,截面為10 pb。目前認為這項裂變活動並不是來自鐽同位素的。
238U(40Ar,xn)278-xDs
1987年,杜布納小組首次嘗試這種反應。他們只觀察到來自240mfAm和242mfAm的自發裂變,截面限制在1.6 pb。GSI小組於1990年首次研究這個反應,沒有檢測到任何鐽原子。2001年8月,GSI重複進行反應,但沒有成功,計算出的截面限制在1.0 pb。
236U(40Ar,xn)276-xDs
1987年,杜布納小組首次嘗試這種反應,但沒有觀察到自發裂變活動。
235U(40Ar,xn)275-xDs
1987年,杜布納小組首次嘗試這種反應,但沒有觀察到自發裂變活動。GSI團隊在1990年作進一步研究,同樣沒有檢測到鐽原子,截面限制在21 pb。
233U(40Ar,xn)273-xDs
GSI團隊在1990年首次嘗試這條反應,但沒有檢測到鐽原子,截面限制在21 pb。
244Pu(34S,xn)278-xDs(x=5)
1994年9月,杜布納小組在5n中子蒸發通道中檢測到273Ds的單個原子,截面只有400 fb。[16]
作為衰變產物
科學家也曾在更重元素的衰變產物中發現鐽的同位素。
蒸發殘留 | 觀測到的鐽同位素 |
---|---|
293Lv, 289Fl | 281Ds |
291Lv, 287Fl, 283Cn | 279Ds |
285Fl | 277Ds |
277Cn | 273Ds |
在一些實驗中,293Lv和289Fl衰變所產生的鐽同位素以8.77 MeV的能量進行α衰變,半衰期為3.7分鐘。雖然未經證實,但這項活動極有可能是與一個亞穩態同核異構體281mDs有關。
撤回的同位素
280Ds
首次合成鈇時所產生的兩個原子起初被認定為288Fl,其衰變到280Ds後進行自發裂變。後來該發現被改為289Fl,衰變產物則改為281Ds。280Ds最終於2021年被發現,半衰期為360 µs,會自發裂變。[5]
277Ds
1999年一項有關發現293Uuo的報告指出,277Ds以10.18 MeV能量進行α衰變,半衰期為3 ms。發現者於2001年撤回這項發現。這個同位素最後於2010年被合成,其衰變特性不符合此前的數據。
273mDs
GSI在1996年合成277Cn(詳見鎶),其中一條衰變鏈以9.73 MeV能量進行α衰變,形成273Ds,半衰期為170毫秒。該數據無法得到證實,因此273mDs目前還是未知的。
272Ds
在第一次嘗試合成鐽的實驗中,10毫秒的自發裂變活動被分配到272Ds,所用反應為232Th(44Ca,4n)。該同位素的發現已被撤回。
核異構體
281Ds
分別由289Fl或293Lv形成281Ds的兩條衰變鏈相互存在矛盾。最常見的衰變模式是自發裂變,半衰期為11秒。一個未經證實的罕見衰變模式是能量為8.77MeV的α衰變,觀察到的半衰期為3.7分鐘。這種衰變路徑十分特別,很可能是源自同核異構體能級,但需要進一步研究來確認這些報告。
271Ds
直接合成271Ds的衰變數據清楚地表明存在兩個同核異構體。第一個所釋放的α粒子能量為10.74和10.69 MeV,半衰期為1.63毫秒;另一個的α粒子能量為10.71 MeV,半衰期為69毫秒。第一個同核異構體為基態,後者則為同核異能態。有科學家認為,由於兩種同核異構體的α衰變能量相近,因此同核異能態主要是以延遲同核異能躍遷的形式進行衰變的。
270Ds
直接和成270Ds的實驗結果明確表明存在兩個同核異構體。基態270Ds通過α衰變形成266Hs,途中釋放一顆能量為11.03 MeV的α粒子,半衰期為0.1毫秒。亞穩態同樣進行α衰變,期間放射能量為12.15、11.15和10.95 MeV的α粒子,半衰期為6毫秒。亞穩態在釋放12.15 MeV能量的α粒子後,會形成266Hs的基態。這表明該亞穩態的能量比基態高出1.12 MeV。
同位素產量
下表列出直接合成鐽的聚變核反應的截面和激發能量。粗體數據代表從激發函數算出的最大值。+代表觀測到的出口通道。
冷聚變
發射體 | 目標 | CN | 1n | 2n | 3n |
---|---|---|---|---|---|
62Ni | 208Pb | 270Ds | 3.5 pb | ||
64Ni | 208Pb | 272Ds | 15 pb, 9.9 MeV |
理論計算
衰變特性
理論對不同鐽同位素半衰期的估值與實驗結果相符。[17][18]尚未被發現的同位素294Ds的中子數為幻數,其α衰變半衰期預計長達311年。[19][20]
蒸發殘留物截面
下表列出各種目標-發射體組合,並給出最高的預計產量。
MD:多面;DNS:雙核系統;σ:截面
目標 | 發射體 | CN | 通道(產物) | σmax | 模型 | 參考資料 |
---|---|---|---|---|---|---|
208Pb | 64Ni | 272Ds | 1n (271Ds) | 10 pb | DNS | [21] |
232Th | 48Ca | 280Ds | 4n (276Ds) | 0.2 pb | DNS | [22] |
230Th | 48Ca | 278Ds | 4n (274Ds) | 1 pb | DNS | [22] |
238U | 40Ar | 278Ds | 4n (274Ds) | 2 pb | DNS | [22] |
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參考文獻
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