ノーベリウムの同位体

ノーベリウム の同位体（102 No）
主な同位体[1]減衰
アイソトープ豊富半減期 （t 1/2）モード製品
253いいえシンセ1.6分α55%249 FM
β +45%253メリーランド州
254いいえシンセ51秒α90%250 Fm
β +10%254メリーランド州
255いいえシンセ3.5分α61%251 Fm
β +39%255メリーランド州
257いいえシンセ25秒α99%253 FM
β +1%257メリーランド州
259いいえシンセ58分α75%255 FM
ε25%259メリーランド州
SF10%未満–

ノーベリウム（102 No）は合成元素であるため、標準的な原子量を与えることはできません。他の合成元素と同様に、安定同位体は存在しません。最初に合成（そして正しく同定）された同位体は、1966年の254 Noです。既知の放射性同位体は、248 Noから260 No、262 Noまでの14種類と、多数の異性体があります。最も長寿命の同位体は259 Noで、半減期は58分です。最も長寿命の異性体は251m1 Noで、半減期は1.02秒です。

同位体のリスト


核種
[n 1]		Z北同位体質量 （Da）[2] [n 2] [n 3]
半減期[1]
減衰
モード[1]
[n 4]		娘
同位体
スピンと
パリティ[1]
[n 5] [n 6]
励起エネルギー[n 6]
248いいえ102146248.08662(24)#<2 μsSF  ？（様々な）0歳以上
249いいえ102147249.0878(3)#38.3(28)ミリ秒[3]α [3]245 FM5/2+#
250いいえ102148250.08757(22)#4.0(4) μs [4]SF（様々な）0歳以上
250m1いいえ[4]約1250 keV23(4) μsそれ250いいえ（6歳以上）
250m2いいえ[4]0.7+1.4
−0.3 μs		それ250m1いいえ
251いいえ102149251.088945(4) [5]0.80(1)秒α（91％）[6]247 FM（7/2+）
β + (9%)251メリーランド州
SF（0.14％）（様々な）
251m1いいえ105(3) keV [7]1.02(3)秒α247m FM（1/2以上）
251m2いいえ1128.0(10) keV>1.7μsそれ251いいえ17/2−#
252いいえ102150252.088966(10)2.467(16)秒α（70％）[8]248 FM0歳以上
SF（29％）（様々な）
β + (0.8%)252メリーランド州
252m1いいえ1254 keV [8]100(3)ミリ秒[8]それ252いいえ（8歳未満）
252m2いいえ[8]921(118)μsそれ252いいえ
253いいえ102151253.090563(7)1.57(2)分α（55％）249 FM9月2日
β + (45%)253メリーランド州
253m1いいえ167.5(5) keV30.3(16)μsα249 FM5/2+
253m2いいえ1196(107) keV706(24)μsそれ253いいえ19/2+#
253m3いいえ1256(113) keV552(15)μsそれ253いいえ25/2+#
254いいえ102152254.090954(10)51.2(4) sα（90％）250 Fm0歳以上
β + (10%)254メリーランド州
SF（0.17％）（様々な）
254m1いいえ1296.4(11) keV264.9(14)ミリ秒IT（98％）254いいえ（8歳未満）
SF（0.02％）（様々な）
254㎡いいえ3217(300)# keV184(3) μsそれ254m1いいえ16歳以上
255いいえ102153255.093196(15)3.52(18)分β + (70%)255メリーランド州（1/2以上）
α（30％）251 Fm
255m1いいえ[9]240～300keV109(9) μsそれ255いいえ（11/2−）
255m2いいえ[9]1400～1600 keV77(6) μsそれ255m1いいえ(19/2,21/2,23/2)
255m3いいえ[9]≥1500 keV1.2+0.6
−0.4 μs		それ255m1いいえ（≥19/2）
256いいえ102154256.094282(8)2.91(5)秒α（99.45％）252 FM0歳以上
SF（0.55％）（様々な）
256mいいえ[10]7.8+8.3
−2.6 μs		それ256いいえ（5−、7−）
257いいえ102155257.096884(7)24.5(5)秒α（85％）253 FM（3/2以上）
β + (15%)257メリーランド州
258いいえ102156258.09821(11)#1.23(12)ミリ秒SF（様々な）0歳以上
259いいえ102157259.100998(7)58(5)分α（75％）255 FM9/2+
EC（25％）259メリーランド州
SF（<10％）（様々な）
260いいえ102158260.10264(22)#106(8)ミリ秒SF（様々な）0歳以上
262いいえ[n 7]102160262.10746(39)#約5ミリ秒SF（様々な）0歳以上
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ mいいえ – 励起核異性体。
  2. ^ ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
  3. ^ # – 原子質量は # でマークされています。値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されています。
  4. ^ 崩壊のモード:
    EC:電子捕獲


    それ：異性体転移
    SF：自発核分裂
  5. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数を持つスピンを示します。
  6. ^ ab # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種の傾向 (TNN) から導き出されたものです。
  7. ^ 直接合成されず、 262 Lrの崩壊生成物として発生する。

元素合成

常温核融合

208 Pb( 48 Ca,xn) 256−xいいえ (x=1,2,3,4)

この常温核融合反応は、1979年にフレロフ原子核反応研究所（FLNR）で初めて研究されました。1988年にはGSIでさらなる研究が行われ、254番原子のECおよびSF分岐が測定されました。1989年には、FLNRはこの反応を用いて、 254番原子の2つの異性体のSF崩壊特性を測定しました。2n励起関数の測定は、2001年にFLNRのユーリ・オガネシアンによって報告されました。

LBNLのパティンらは2002年に1-4n出口チャネルにおける255-251 Noの合成を報告し、これらの同位体のさらなる崩壊データを測定しました。

この反応は最近、ユヴァスキュレン国立研究所（JYFL）のRITU装置を用いて、254号におけるK異性体の研究に利用されました。研究者たちは、それぞれ半減期275ミリ秒と198秒の2つのK異性体を測定することに成功しました。これらは、 8-および16+のK異性体レベルに割り当てられました。

この反応は2004年から2005年にかけてFLNRで255-253 Noの分光学的研究に使用されました。研究チームは、半減期が43.5秒である253 Noの異性体レベルを確認することができました。

208 Pb( 44 Ca,xn) 252−xいいえ (x=2)

この反応は、2003 年に FLNR で250番の分光法の研究で研究されました。

207 Pb( 48 Ca,xn) 255−xいいえ (x=2)

この反応の2n励起関数の測定は、2001年にユリ・オガネシアンとFLNRの共同研究者によって報告されました。この反応は2004年から2005年にかけて、253番 の分光学的研究に利用されました。

206 Pb( 48 Ca,xn) 254−xいいえ (x=1,2,3,4)

この反応における1-4n励起関数の測定は、2001年にユリ・オガネシアンとFLNRの共同研究者によって報告されました。2nチャネルはGSIによってさらに研究され、252番のK異性体の分光学的決定に役立てられました。スピンとパリティが8−のK異性体が、半減期110msで検出されました。

204 Pb( 48 Ca,xn) 252−x No (x=2,3)

この反応の 2n 励起関数の測定は、2001 年に FLNR の Yuri Oganessian によって報告されました。彼らは、半減期が 36 μs の新しい同位体250 Noを報告しました。この反応は 2003 年に250 Noの分光学的研究に使用されました。彼らは、半減期が 5.6 μs と 54 μs の2 つの自発核分裂活動を観測し、それぞれ250 No と249 No に割り当てました。後者の活動は後に250 Noの K 異性体に割り当てました。[11]この反応は、2006 年にアルゴンヌ国立研究所 (ANL) の Peterson らによって250 No の SF の研究で報告されました。彼らは、半減期が 3.7 μs と 43 μs の2 つの活動を検出し、どちらも250 No に割り当て、後者は K 異性体に関連[12] 2020年にFLNRのチームはこの反応を繰り返し、245 Fmと241 Cfに相関する新しい9.1 MeVアルファ粒子活動を発見し、これを新しい同位体249 No.に割り当てました。[13]

熱核融合

232 Th( 26 Mg,xn) 258−x No (x=4,5,6)

FLNR ではこの反応の 4-6n 出口チャネルの断面積が測定されています。

238 U( 22 Ne,xn) 260−x No (x=4,5,6)

この反応は1964年にFLNRで初めて研究されました。研究チームは252 Fmと250 Fmの崩壊を検出することができました。252 Fmの放射は半減期が約8秒で、4nチャネルからの256 102に割り当てられ、収量は45 nbでした。また、10秒の自発核分裂放射も検出され、これも暫定的に256 102に割り当てられました。1966年には、この反応についてさらに研究が行われ、化学分離を用いて250 Fmの崩壊の検出が検討され、半減期が約50秒の親放射が報告され、 254 102に正しく割り当てられました。さらに、10秒の自発核分裂放射も検出され、これも暫定的に256 102に割り当てられました。この反応は1969年にFLNRでノーベリウムの初期の化学を研究するために使用されました。彼らはエカイッテルビウムの特性を決定し、より重い同族体であるノーベリウムの特性と一致した。1970年には、256番元素のSF特性を研究することに成功した。2002年、パティンらは4nチャネルから256番元素の合成を報告したが、 257番元素は検出できなかった。

4-6n チャネルの断面積値も FLNR で研究されています。

238 U( 20 Ne,xn) 258−xいいえ

この反応は1964年にFLNRで研究されました。自発的な核分裂活動は観測されませんでした。

236 U( 22 Ne,xn) 258−x No (x=4,5,6)

FLNR ではこの反応の 4-6n 出口チャネルの断面積が測定されています。

235 U( 22 Ne,xn) 257−xいいえ (x=5)

この反応は1970年にFLNRで研究され、252号 のSF崩壊特性の研究に使用されました。

233 U( 22 Ne,xn) 255−xいいえ

1975年、FLNR（核融合科学研究所）において、中性子欠損ノーベリウム同位体の合成に関する研究が行われました。実験では250 s SF活性が観測され、暫定的に5n出口チャネルの250 Noに帰属されました。その後の研究結果ではこの活性は確認されておらず、現在も正体不明です。

242 Pu( 18 O,xn) 260−xいいえ (x=4?)

この反応は1966年にFLNRで研究され、研究チームは8.2秒のSF活性を特定し、暫定的に256 102に割り当てました。

241 Pu( 16 O,xn) 257−xいいえ

この反応は1958年にFLNRで初めて研究されました。研究チームは、半減期30秒の約8.8MeVのアルファ粒子を測定し、253,252,251,102に帰属しました。1960年の再実験では、4nチャネルから半減期2～40秒の8.9MeVのアルファ粒子が生成され、 253,102に帰属しました。これらの結果の信頼性は後に低下しました。

239 Pu( 18 O,xn) 257−x No (x=5)

この反応は、 252 No.の SF 崩壊特性を研究する目的で、1970 年に FLNR で研究されました。

239 Pu( 16 O,xn) 255−xいいえ

この反応は1958年にFLNRで初めて研究されました。研究チームは、半減期30秒の約8.8MeVのアルファ粒子を測定し、 253,252,251 102に割り当てました。1960年の再調査は成功せず、最初の結果はおそらく背景効果によるものと結論付けられました。

243 Am( 15 N,xn) 258−x No (x=4)

この反応は1966年にFLNRで研究されました。研究チームは化学手法を用いて250 Fmを検出し、その半減期はバークレーが推定した254番核種について3秒と報告されていたものよりも大幅に長いことを明らかにしました。同年後半の更なる研究では、半減期が30～40秒の8.1 MeVアルファ粒子が測定されました。

243 Am( 14 N,xn) 257−xいいえ

この反応は1966年にFLNRで研究されました。N-15ビームを用いた際に検出された8.1MeVのアルファ粒子は検出されませんでした。

241 Am( 15 N,xn) 256−x No (x=4)

252 Noの崩壊特性は1977年にオークリッジで調べられました。研究チームは半減期を2.3秒と計算し、SF分岐率は27%と測定しました。

248 Cm( 18 O,αxn) 262−x No (x=3)

1973 年に LBNL からこの反応を利用した 新しい同位体259 Noの合成が報告されました。

248 Cm( 13 C,xn) 261−xいいえ (x=3?,4,5)

この反応は1967年にLBNLで初めて研究されました。3-5nチャネルにおいて、新しい同位体である258 No、257 No、256 Noが検出されました。この反応は1970年に繰り返され、 257 Noのさらなる崩壊データが得られました。

248 Cm( 12 C,xn) 260−xいいえ (4,5?)

この反応は1967年にLBNLでノーベリウム同位体に関する画期的な研究の一環として研究されました。また、1990年にはLBNLで256番 のSFの研究にも用いられました。

246 Cm( 13 C,xn) 259−xいいえ (4?,5?)

この反応は、1967 年に LBNL でノーベリウム同位体に関する画期的な研究の一環として研究されました。

246 Cm( 12 C,xn) 258−xいいえ (4,5)

この反応は1958年にLBNLの科学者らによって5%の246 Cmキュリウム標的を用いて研究された。彼らは250 Fmからの7.43 MeVの崩壊を測定することができたが、これは4nチャネルに起因する3秒の254 No親放射能と関連していた。この3秒放射能は後に、標的の主要成分である244 Cmとの反応に起因する252 Noに再帰属された。しかし、当時は未知であった汚染物質250m Fmによるものではないと証明することはできなかった。1959年のその後の研究では、半減期3秒、SF分岐30%の8.3 MeVアルファ粒子が生成されました。これは当初254 Noに帰属されたが、後に標的の244 Cm成分との反応に起因する252 Noに再帰属された。この反応は 1967 年に再研究され、254 No と253 No に割り当てられた活性が検出されました。

244 Cm( 13 C,xn) 257−xいいえ (x=4)

この反応は1957年にストックホルムのノーベル研究所で初めて研究されました。科学者たちは半減期10分の8.5MeVアルファ粒子を検出しました。この放射能は251号または253号に帰属されましたが、後に背景放射として却下されました。1958年にはLBNLの科学者たちによってこの反応が再現されましたが、8.5MeVアルファ粒子の存在は確認できませんでした。1967年にLBNLでさらに研究が進められ、253号に帰属する放射能が測定されました。

244 Cm( 12 C,xn) 256−xいいえ (x=4,5)

この反応は1958年にLBNLの科学者らにより95% 244 Cmキュリウム標的を用いて研究された。彼らは、反応( 246 Cm,4n )から生じた3秒の254 No親核種に関連する、250 Fmからの7.43 MeVの崩壊を測定することができた。この3秒の核種活動は後に、反応( 244 Cm,4n )から生じた252 Noに再帰された。しかし、当時は未知であった汚染物質250m Fmによるものではないとは証明できなかった。1959年のその後の研究では、半減期3秒、30% SF分岐を持つ8.3 MeVのアルファ粒子が生成されました。これは当初254 Noに割り当てられましたが、後に標的内の244 Cm成分との反応から生じた252 Noに再帰されました。この反応は 1967 年に LBNL で再研究され、251 No に割り当てられた新しい活性が測定されました。

252 Cf( 12 C,αxn) 260−xいいえ (x=3?)

この反応は1961年にLBNLで元素番号104の探索の一環として研究されました。半減期15秒の8.2MeVアルファ粒子が検出されました。この反応はZ=102同位体に割り当てられました。その後の研究で、カリホルニウム標的 の252Cf成分のα3nチャネルに起因する可能性が最も高い257Noへの割り当てが示唆されました。

252 Cf( 11 B,pxn) 262−xいいえ (x=5?)

この反応は1961年にLBNLで元素番号103の探索の一環として研究されました。半減期15秒の8.2MeVアルファ粒子が検出されました。この反応はZ=102同位体に割り当てられました。その後の研究で、カリホルニウム標的の252Cf成分とp5nチャネルに起因する可能性が最も高い257Noへの割り当てが示唆されました。

249 Cf( 12 C,αxn) 257−xいいえ (x=2)

この反応は1970年にLBNLで255番元素の研究で初めて研究されました。1971年にはオークリッジ研究所でも研究され、 255番元素からのZ=100Kの同時X線を測定することに成功し、この元素の発見が確認されました。

崩壊生成物として

ノーベリウムの同位体は、より重い元素の崩壊においても確認されています。これまでの観測結果は以下の表にまとめられています。

蒸発残留物観測された同位体なし
262リットル262いいえ
269 Hs、265 Sg、261 Rf257いいえ
267 Hs、263 Sg、259 Rf255いいえ
254リットル254いいえ
261サージェント、257ルフィ253いいえ
264 Hs、260 Sg、256 Rf252いいえ
255 RF251いいえ

同位体

ノーベリウムには12種類の放射性同位体が同定されており、最も安定しているのは259 Noで、半減期は58分です。未だ知られていない261 Noと263 Noについては、より長い半減期が期待されています。253 Noには異性体準位が、 250 No、252 No、 254 NoにはK異性体がこれまでに発見されています。

同位体発見の年表
アイソトープ発見年発見反応
249いいえ2020204 Pb( 48 Ca,3n)
250いいえm2001204 Pb( 48 Ca,2n)
250いいえg2006204 Pb( 48 Ca,2n)
251いいえ1967244 Cm( 12 C,5n)
252いいえg1959244 Cm( 12 C,4n)
252いいえm2002年頃206 Pb( 48 Ca,2n)
253いいえg1967242Pu ( 16O ,5n)、239Pu ( 18O ,4n)
253いいえm1971249 Cf( 12 C,4n)
254いいえg1966243 Am( 15 N,4n)
254いいえm11967年ですか？246 Cm( 13 C,5n)、246 Cm( 12 C,4n)
254平方メートル2003年頃208 Pb( 48 Ca,2n)
255いいえ1967246 Cm( 13 C,4n)、248 Cm( 12 C,5n)
256いいえ1967248cm ( 12C ,4n)、248cm ( 13C ,5n)
257いいえ1961年?、1967年248 Cm( 13 C,4n)
258いいえ1967248 Cm( 13 C,3n)
259いいえ1973248 Cm( 18 O,α3n)
260いいえ1985254 Es + 22 Ne、18 O、13 C – 転送
262いいえ1988254 Es + 22 Ne – 転移（262 LrのEC）

核異性

254いいえ

K異性体の研究は、ユヴァスキュラ大学物理学研究所（JYFL）の物理学者によって最近行われた。彼らは、以前に報告されていたK異性体を確認し、さらに2つ目のK異性体を発見した。そして、これら2つのK異性体のスピンとパリティをそれぞれ8 -と16 +と割り当てた。

253いいえ

1971年、ベミスらは、 257 Rfの崩壊から半減期31秒で崩壊する異性体準位を同定しました。これは2003年にGSIで257 Rfの崩壊も研究することで確認されました。さらに同年、FLNR（核融合炉核物理研究センター）から、M2ガンマ線放出によって基底状態へ崩壊する、わずかに長い半減期43.5秒という新たな証拠が得られ、この説を裏付けました。

252いいえ

GSI による偶偶同位体の K 異性体に関する最近の研究では、原子番号252に半減期 110 ms の K 異性体が検出されました。この異性体にはスピンとパリティ 8 −が割り当てられました。

250いいえ

2003年、FLNRの科学者たちは、SFによって半減期54マイクロ秒で崩壊する249 Noを合成できたと報告しました。2006年にANLの科学者たちが行ったさらなる研究では、この放射能は実際には250 NoのK異性体によるものであることが示されました。基底状態の異性体も検出され、半減期は3.7マイクロ秒と非常に短いことが示されました。

同位体の化学収量

常温核融合

下の表は、ノーベリウム同位体を直接生成する常温核融合反応の断面積と励起エネルギーを示しています。太字のデータは励起関数の測定から得られた最大値を表しています。+は観測された出口チャネルを表しています。

発射物ターゲットCN1n2n3n4n
48カルシウム208鉛256いいえ254番号: 2050 nb ; 22.3 MeV
48カルシウム207鉛255いいえ253番号: 1310 nb ; 22.4 MeV
48カルシウム206鉛254いいえ253番号: 58 nb ; 23.6 MeV252番号: 515 nb ; 23.3 MeV251番号: 30 nb ; 30.7 MeV250番号: 260 pb; 43.9 MeV
48カルシウム204鉛252いいえ250番号: 13.2 nb ; 23.2 MeV

熱核融合

下の表は、ノーベリウム同位体を直接生成する高温核融合反応の断面積と励起エネルギーを示しています。太字のデータは励起関数の測定から得られた最大値を表しています。+は観測された出射チャネルを表しています。

発射物ターゲットCN3n4n5n6n
26mg​232番目258いいえ254番号:1.6 nb253 No:9 nb252 No:8 nb
22ネ238ウ260いいえ256番号:40 nb255番号:200 nb254番号:15 nb
22ネ236ウ258いいえ254番号:7 nb253番号:25 nb252番号:15 nb

撤回された同位体

2003年、FLNRの科学者たちは、ノーベリウムの既知の同位体の中で最も軽いものとなる249 Noを発見したと主張しました。しかし、その後の研究で、54μsの核分裂活性は250 Noの励起状態に起因することが示されました。 [12]この同位体の発見は2020年に報告されましたが、その崩壊特性は2003年の主張とは異なっていました。[13]

参考文献

  1. ^ abcd Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). 「NUBASE2020による核特性の評価」(PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3) 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
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  • 半減期、スピン、異性体データは、以下のソースから選択されています。
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