鐽的同位素
| |||||||||||||||||||||||||||||||
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圖表
[编辑]| 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)# | 186+21 −17 ms[1] |
SF (87%)[1] | (various) | |
| α (13%) | 275Hs | ||||||
| 280Ds[n 6] | 110 | 170 | 280.16131(89)# | 360+172 −16 µs[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。
- ^ 未确认的同位素
- ^ 并非直接合成产生，而是以285Fl的衰变产物发现
- ^ 并非直接合成产生，而是以283Cn的衰变产物发现
- ^ 并非直接合成产生，而是以288Fl的衰变产物发现
- ^ 7.0 7.1 并非直接合成产生，而是以289Fl的衰变产物发现
- ^ 未确认的同核异构体
同位素及核性質
[编辑]核合成
[编辑]能產生Z=110複核的目標、發射體組合
[编辑]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 | 反应成功 |
| 208Pb | 64Ni | 272Ds | 反應成功 |
| 208Pb | 62Ni | 270Ds | 反應成功 |
| 209Bi | 59Co | 268Ds | 反应成功 |
| 232Th | 44Ca | 276Ds | 至今失败 |
| 232Th | 48Ca | 280Ds | 反应成功 |
| 233U | 40Ar | 273Ds | 至今失败[8] |
| 235U | 40Ar | 275Ds | 至今失败[8] |
| 238U | 40Ar | 278Ds | 至今失败[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
[编辑]208Pb(64Ni,xn)272-xDs(x=1)
[编辑]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)
[编辑]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)
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]232Th(48Ca,xn)280-xDs
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]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)
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]280Ds
[编辑]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最终于2021年被发现，半衰期为360 µs，会自发裂变。[5]
277Ds
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]281Ds
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]| 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
[编辑]衰變特性
[编辑]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
[编辑]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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参考文獻
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