𨭎的同位素
𨭎(釒喜)是人造元素,没有稳定同位素。它最长寿的同位素是半衰期约9.8分钟的267Sg及半衰期约5分钟的269Sg。由于数据不足,无法确定哪个同位素更稳定。
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圖表
符號 | Z | N | 同位素質量(u) [n 1][n 2] | 半衰期[4] [n 2] | 衰變 方式[4] | 衰變 產物 | 原子核 自旋[4][n 1] |
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激發能量[n 1][n 2] | |||||||
258Sg | 106 | 152 | 258.11298(44)# | 2.7(5) ms [+0.6 −0.4 ms] 2.6 | SF | (various) | 0+ |
259Sg | 106 | 153 | 259.11440(13)# | 402(56) ms | α | 255Rf | (11/2−) |
259mSg | 87(22) keV | 226(27) ms | α (97%) | 255Rf | (1/2+) | ||
SF (3%) | (various) | ||||||
260Sg | 106 | 154 | 260.114384(22) | 4.95(33) ms | SF (71%) | (various) | 0+ |
α (29%) | 256Rf | ||||||
261Sg | 106 | 155 | 261.115949(20) | 183(5) ms | α (98.1%) | 257Rf | (3/2+) |
β+ (1.3%) | 261Db | ||||||
SF (0.6%) | (various) | ||||||
261mSg | 100(50)# keV | 9.3(18) µs [+2.0 −1.5 µs] 9.0 | IT | 261Sg | 7/2+# | ||
262Sg | 106 | 156 | 262.11634(4) | 10.3(17) ms | SF (92%) | (various) | 0+ |
α (8%)[5] | 258Rf | ||||||
262mSg | 860(110) keV | 9−# | |||||
263Sg | 106 | 157 | 263.11829(10)# | 0.94(14) s | α (87%) | 259Rf | 3/2+# |
SF (13%) | (various) | ||||||
263m1Sg | 51(19) keV | 0.42(10) s | α | 259Rf | 7/2+# | ||
263m2Sg | 100(30) keV | ||||||
264Sg | 106 | 158 | 264.11893(30)# | 78(25) ms [+32 −16 ms] 68 | SF | (various) | 0+ |
265Sg | 106 | 159 | 265.12109(13)# | 9.2(16) s | α | 261Rf | 11/2−# |
265mSg | −10(160)# keV | 16.4(24) s | α | 261Rf | |||
266Sg[n 3] | 106 | 160 | 266.12198(26)# | 0.39(11) s | SF | (various) | 0+ |
267Sg[n 4][6][2] | 106 | 161 | 267.12436(30)# | +11.3 −4.5 min 9.8 | α | 263mRf | 9/2# |
267mSg[n 5][2] | 110 keV# | +92 −39 s 100 | SF | (various) | 1/2# | ||
268Sg[n 6][7] | 106 | 162 | 268.12539(50)# | +17 −4 s 13 | SF | (various) | 0+ |
269Sg[n 7] | 106 | 163 | 269.12863(39)# | 5(2) min | α | 265Rf | |
271Sg[n 8][3] | 106 | 165 | 271.13393(63)# | +13 −7 s 31 | α (73%) | 267Rf | 3/2+# |
SF (27%) | (various) |
核合成
冷核聚變
本節有關以冷核聚變反應合成𨭎原子核。這些過程在低激發能(約10至20 MeV,因而稱為「冷」核聚變)生成複核,裂變之後存活機率較高。處於激發狀態的原子核再衰變至基態,期間只發出一顆或兩顆中子。
208Pb(54Cr,xn)262-xSg (x=1,2,3)
位於前蘇聯杜布納聯合核研究所由格奥尔基·弗廖罗夫領導的團隊在1974年首次利用冷核聚變反應嘗試合成𨭎。他們宣布製造出一次0.48秒長的自發裂變,並指向259Sg。根據後期證據,他們很可能當時探測到260Sg及其衰變產物256Rf兩者的衰變反應。The TWG的結論為,根據當時的證據不足以作出任何結論。[8]
該團隊在1983至1984年再次研究這條反應,並探測到5秒長的自發裂變,並直接指向260Sg。[8]
位於德國重離子研究所的團隊首次在1985年研究了這條反應。他們使用的是改進了的母子體衰變關係法,並探測到261Sg (x=1)和260Sg,以及測量到不完整的1n中子蒸發激發函數。[9]
2000年12月,位於法國國家大型重離子加速器的團隊研究了該反應,並探測到10顆261Sg原子及2顆260Sg原子。
在優化設施之後,重離子研究所人員在2003年使用金屬鉛目標測量了1n激發函數。同年5月,他們成功把鉛-208目標替換成更耐損耗的硫化鉛(PbS)目標,從而能夠在日後使用更強的離子束。他們探測了1n、2n和3n激發函數,並首次在261Sg同位素上運用α-γ光譜法。他們探測到這個同位素的大約1600個原子,還辨認到新的α光譜線,量度了更準確的半衰期以及辨認出新的電子捕獲和自發裂變支鏈。另外,他們首次探測到了來自衰變產物鑪的K殼層X光,並改進了有關260Sg的數據,包括一個不確定的同核異構體。這項研究在2005年9月和2006年3月也有繼續進行。對261Sg的累積數據於2007年發佈。[10]2005年9月的工作也包括開始對260Sg進行光譜分析。
位於劳伦斯伯克利国家实验室的團隊最近研究了這條反應,從而對同位素261Sg進行分析。他們探測到一個新的同核異構體261mSg,其通過內部轉換衰變到基態。在同一項實驗中,他們也證實了衰變產物257Rf的K殼層同核異構體257m2Rf。[11]
207Pb(54Cr,xn)261-xSg (x=1,2)
位於杜布納的團隊在1974年研究了這條反應,結果與先前使用鉛-208目標時相同。自發裂變活動最先指向259Sg,但之後改為指向260Sg或256Rf,或兩者皆是。在1983至1984年的進一步工作中探測到5秒長的自發裂變,指向衰變源260Sg。[8]
重離子研究所的團隊首次在1985年利用母子體衰變關係法研究了該反應。他們確定探測到259Sg,其為2n中子蒸發通道產物。[9]
這條反應在2005年3月再一次被使用。研究用硫化鉛目標對偶-偶同位素260Sg進行光譜分析。
206Pb(54Cr,xn)260-xSg
杜布納團隊在1974年研究了該反應。他們用它來判斷使用Pb-207和Pb-208目標時所觀察到的自發裂變行為的源頭。他們並沒有探測到任何自發裂變,意味著產生的同位素主要進行α衰變。[8]
208Pb(52Cr,xn)260-xSg (x=1,2)
在1974年一系列冷核聚變反應中,杜布納的團隊也研究了該反應,但同樣沒有探測到自發裂變。[8]劳伦斯伯克利国家实验室在2006年研究發射物同位旋的效應以及複核原子量對蒸發殘餘量的影響,當中再次研究了這條反應。他們在測量1n激發函數時,辨認出259Sg和258Sg。[12]
209Bi(51V,xn)260-xSg (x=2)
在1974年一系列冷核聚變反應中,杜布納的團隊也研究了該反應,但同樣沒有探測到自發裂變。[8]1994年,重離子研究所的團隊利用這條反應合成𨭎,從而研究新發現的偶-偶同位素258Sg。他們探測到10顆258Sg原子,其進行了自發裂變。
熱核聚變
本節有關以熱核聚變反應合成𨭎原子核。這些過程在高激發能(約40至50 MeV,因而稱為「熱」核聚變)生成複核,裂變及擬裂變之後存活機率較低。處於激發狀態的原子核再衰變至基態,期間發出3至5顆中子。
238U(30Si,xn)268-xSg (x=3,4,5,6)
對該反應的首次研究是由日本原子能研究所的科學家於1998年進行的。他們探測到一次自發裂變,當時不確定地指向新同位素264Sg或由263Sg經過電子捕獲後形成的263Db。[13]2006年,重離子研究所和劳伦斯伯克利国家实验室同時研究了該反應,並使用了母子體衰變關係法。劳伦斯伯克利的團隊測量了4n、5n和6n通道的激發函數,而重離子研究所的團隊則觀察到額外的3n通道活動。[14][15][16]兩組人員都辨認出新同位素264Sg,其在短半衰期內進行了自發裂變。
248Cm(22Ne,xn)270-xSg (x=4?,5)
1993年,位於杜布納由Yuri Lazarev帶領的團隊宣布發現了半衰期較長的266Sg和265Sg,都是經過這條反應在4n和5n通道中產生的。這是在尋找可進行化學研究的𨭎同位素之後得到的成果。報告中指出,266Sg以8.57 MeV的能量放射α粒子,半衰期約為20秒。這為Z=108,N=162閉核的穩定性理論提供了證據。[17]1997年,重離子研究所進一步研究了該反應。儘管他們確認了266Sg的產量、衰變模式及半衰期,但是一些矛盾之處仍然存在。在最近進行的對270Hs的合成實驗中(見𨭆)發現,266Sg只進行短半衰期的自發裂變(TSF = 360 ms)。有可能這是其基態(266gSg),而另一個直接產生的活動則指向高旋的K同核異構體266mSg。要證實這一點需要進一步的實驗。
最近在重新評估265Sg和266Sg的衰變特性後,得出的結論為,至今所有衰變都源自具有兩種同核異構體的265Sg。其一是265aSg,其主要的α線位於8.85 MeV,計算出的半衰期為8.9秒;而265bSg的衰變能量為8.70 MeV,半衰期為16.2秒。直接產生時,兩個同核異構能級同時存在。從269Hs的衰變數據中能看出,265bSg是在269Hs衰變時產生的,並會衰變至短半衰期的261gRf同位素。這意味著266Sg其實並非放射α粒子的長半衰期同位素,它實際上在短時間內就會進行裂變。
無論源頭是哪一個同位素,研究人員最近成功使用這條反應來研究𨭎的化學屬性。
249Cf(18O,xn)267-xSg (x=4)
劳伦斯伯克利和勞倫斯利福摩爾國家實驗室的合作團隊在1974年首次成功合成了𨭎。[18]在成功時所用的實驗中,他們利用了新的母子體關係法辨認出新同位素263Sg。1975年,橡樹嶺國家實驗室的團隊證實了這些衰變數據,但未能辨認出一致的X光,因此未能證明𨭎確實被合成了。1979年,位於杜布納的團隊通過探測自發裂變來研究了這條反應。相比從伯克利得出的數據,他們計算出263Sg的自發裂變支鏈為70%。原先成功的合成反應在1994年終於被劳伦斯伯克利的另一個團隊證實。[19]
作為衰變產物
𨭎的同位素也是某些更高元素衰變中的產物。下表列出至今為止的觀測:
蒸發殘餘 | 𨭎同位素 |
---|---|
291Lv, 287Fl, 283Cn | 271Sg |
285Fl | 269Sg |
276Ds, 272Hs | 268Sg |
275Ds, 271Hs | 267Sg |
270Hs | 266Sg |
277Cn, 273Ds, 269Hs | 265Sg |
271Ds, 267Ds | 263Sg |
270Ds | 262Sg |
269Ds, 265Hs | 261Sg |
264Hs | 260Sg |
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参考文獻
- Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).