ボーリウムの同位体

ボーリウム の同位体（107 Bh）
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
267 Bhシンセ17秒α263デシベル
270 Bhシンセ2.4分α266デシベル
271 Bhシンセ2.9秒[2]α267デシベル
272 Bhシンセ8.8秒α268デシベル
274 Bhシンセ57秒α270デシベル
278 Bhシンセ11.5分？[3]SF–

ボーリウム（107 Bh）は人工元素です。他の人工元素と同様に、安定同位体は存在せず、標準的な原子量を与えることはできません。最初に合成された同位体は1981年の262 Bhです。260 Bhから274 Bhまでの11種類の同位体と、1種類の異性体である262m Bhが知られています。最も長寿命の同位体は270 Bhで、半減期は2.4分です。ただし、未確認の278 Bhは、さらに長い半減期を持つ可能性があり、その約11.5分である可能性があります。

同位体のリスト


核種
[n 1]		Z北同位体質量 （Da）[4] [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]
励起エネルギー
260 Bh107153260.12144(21)#35+19
−9 MS
[41(14) ミリ秒]		α256デシベル
261 Bh107154261.12140(19)11.8+3.9
−2.4 MS
[12.8（3.2）ミリ秒]		α257デシベル（5/2−）
SF（レア）（様々な）
262 Bh [5]107155262.12265(10)84(11)ミリ秒α（> 80％）258デシベル
SF（<20％）（様々な）
2億6200万バーツ220(50) keV9.5（1.6）ミリ秒α258デシベル
264 Bh107157264.12449(19)#1.07(21)秒α（86％）260デシベル
SF（14％）（様々な）
265 Bh107158265.12496(26)#0.94+0.70
−0.31 s
[1.19(52)秒]		α261デシベル
266 Bh107159266.12679(18)#10.0+2.6
−1.7 s [6]		α262デシベル
β + ?266 SG
267 Bh107160267.12750(28)#17+14
−6 s
[22(10) s ]		α263デシベル
270 Bh [n 6]107163270.13337(32)#2.4+4.4
−0.9 分[7]		α266デシベル
271 Bh [n 7]107164271.13512(41)#2.9+2.2
−0.9 s [7]		α267デシベル
272 Bh [n 8]107165272.13826(57)#8.8(7) s [7]α268デシベル
274 Bh [n 9]107167274.14360(62)#44+34
−13 s
[57(27) s ]		α270デシベル
278 Bh [n 10]107171278.15499(43)#11.5+55.0
−5.2 分? [3]		SF（様々な）
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ m Bh – 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:
    SF：自発核分裂
  5. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数によるスピンを示します。
  6. ^直接合成されず、 282 Nhの崩壊系列中に生じる
  7. ^直接合成されず、 287 Mcの崩壊系列中に生じる
  8. ^直接合成されず、 288 Mcの崩壊系列中に生じる
  9. ^直接合成されず、 294 Tsの崩壊系列中に生じる
  10. ^ 直接合成されず、290 Flと294 Lvの崩壊系列で発生する。未確認

元素合成

ボーリウムのような超重元素は、より軽い元素を粒子加速器に照射し、核融合反応を誘発することによって生成されます。ボーリウムの同位体のほとんどはこの方法で直接合成できますが、より重い同位体の中には、より大きな原子番号の元素の崩壊生成物としてのみ観測されているものもあります。[8]

前者は、関与するエネルギーに応じて「ホット」と「コールド」に分けられます。ホット核融合反応では、非常に軽く高エネルギーの入射体が非常に重い標的（アクチニド）に向かって加速され、高い励起エネルギー（約40～50 MeV ）を持つ複合核が生成されます。これらの核は核分裂するか、複数（3～5個）の中性子を蒸発させる可能性があります。[9]コールド核融合反応では、生成された核融合核の励起エネルギーは比較的低く（約10～20 MeV）、これらの生成物が核分裂を起こす確率は低くなります。核融合核が基底状態まで冷却されると、1～2個の中性子を放出するだけで済むため、より中性子豊富な生成物が生成されます。[8]後者は、室温で達成されると主張されている核融合（コールド核融合を参照）とは異なる概念です。[10]

以下の表には、Z = 107 の複合核を形成するために使用できるさまざまなターゲットと発射体の組み合わせが含まれています。

ターゲット発射物CN試行結果
208鉛55万人263 Bh成功した反応
209ビ54 Cr263 Bh成功した反応
209ビ52 Cr261 Bh成功した反応
238ウ31ページ269 Bh成功した反応
243午前26mg​269 Bh成功した反応
248センチメートル23ナ271 Bh成功した反応
249ブック22ネ271 Bh成功した反応

常温核融合

1981年にGSIチームによってハッシウムの合成が初めて成功する前、1976年にドゥブナ合同原子核研究所の科学者らがこの常温核融合反応を利用してボーリウムの合成を初めて試みた。彼らは、半減期が1～2ミリ秒と5秒の2つの自発核分裂活動を検出した。他の常温核融合反応の結果に基づき、彼らはそれぞれ261 Bh と257 Db によるものだと結論付けた。しかし、その後の証拠により261 Bh のSF分岐ははるかに低いことが示され、この割り当ての信頼性が低下した。後に、ボーリウムの崩壊が見逃されたと推定され、ドブニウムの活動の割り当ては258 Dbに変更された。2ミリ秒のSF活動は、 33% EC分岐から生じる258 Rfに割り当てられました。 GSIチームは1981年の発見実験でこの反応を研究した。遺伝的親娘崩壊の相関法を用いて、262 Bhの5つの原子が検出された。 [11] 1987年、ドゥブナからの内部報告によると、チームは261 Bhの自発核分裂を直接検出できたことが示された。GSIチームは1989年にこの反応をさらに研究し、1nおよび2n励起関数の測定中に新しい同位体261 Bhを発見したが、 261 BhのSF分岐は検出できなかった。[12]彼らは2003年にも、新たに開発されたフッ化ビスマス(III) (BiF 3 )ターゲットを用いて研究を続け、 262 Bhと娘核種258 Dbの崩壊データに関するさらなるデータを得た。 1n励起関数は、以前のデータの精度に疑問が生じた後、 2005年にローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）のチームによって再測定されました。彼らは262 Bhの原子18個と261 Bhの原子3個を観測し、 262 Bhの2つの異性体を確認しました。[13]

2007年、LBNLのチームは、最も軽いボーリウム同位体260 Bhを探すために、初めてクロム52の発射体を使った類似の反応を研究しました。

209
83バイ+52
24Cr →260
107Bh + n

研究チームは、260 Bhの8個の原子がアルファ崩壊して256 Dbに崩壊し、エネルギー10.16  MeVのアルファ粒子を放出するのを検出することに成功した。このアルファ崩壊エネルギーは、 N = 152閉殻の継続的な安定化効果を示している。 [14]

ドゥブナのチームはまた、1976年に、新元素に対する新しく確立された常温核融合アプローチの一環として、鉛208の標的とマンガン55の発射体との反応を研究しました。

208
82鉛+55
25マンガン→262
107Bh + n

彼らはビスマス209とクロム54の反応で観測されたものと同じ自発核分裂活動を観察し、再びこれらを261 Bhと257 Dbに割り当てました。後の証拠は、これらを258 Dbと258 Rfに再割り当てすべきであることを示しました（上記参照）。1983年に、彼らは化学的に分離された崩壊生成物からのアルファ崩壊の測定という新しい技術を使用して実験を繰り返しました。研究チームは262 Bhの崩壊生成物からのアルファ崩壊を検出でき、ボーリウム原子核の形成の証拠を提供しました。この反応は後にLBNLのチームにより最新技術を使用して詳細に研究されました。2005年に、彼らは262 Bhの崩壊33回と261 Bhの原子2個を測定し、 1個の中性子を放出する反応の励起関数と、 262 Bh異性体の分光データを提供しました。 2006年に行われた反応の再実験では、2つの中性子を放出する反応の励起関数がさらに研究された。研究チームは、予想に反して、1つの中性子を放出する反応の断面積が、 209 Biを標的とした対応する反応よりも高かったことを発見した。その理由を理解するには、さらなる研究が必要である。[15] [16]

熱核融合

ウラン238ターゲットとリン31弾の反応は、ウラン238ターゲットを使用した核融合反応の体系的な研究の一環として、2006年にLBNLで初めて研究されました。

238
92上+31
15P →264
107Bh + 5 n

結果はまだ公表されていないが、予備的な結果では、おそらく264 Bhからの自発的な核分裂が観察されたことを示しているようだ。[17]

2004年、蘭州現代物理学研究所（IMP）のチームは、新しい同位体265 Bhを合成し、 266 Bhに関するより多くのデータを収集するために、アメリシウム243ターゲットとマグネシウム26の加速原子核との間の核反応を研究しました。

243
95午前+26
12マグネシウム→269−x
107Bh + x n (x = 3、4、または5)

2つの一連の実験で、研究チームは3個、4個、5個の中性子を放出する反応の部分励起関数を測定した。[18]

キュリウム-248の標的とナトリウム-23の加速原子核との反応は、2008年に理化学研究所のチームによって初めて研究され、ニホニウムの崩壊系列の崩壊生成物である266Bhの崩壊特性を研究するために行われた。[19]

248
96センチメートル+23
11な→271−x
107Bh + x n (x = 4または5)

266 Bhが9.05～9.23MeVのエネルギーを持つアルファ粒子を放出して崩壊することが2010年にさらに確認された。[20]

高温核融合経路によるボーリウム合成の最初の試みは、1979年にドゥブナのチームによって、加速されたネオン-22の原子核とバークリウム-249の標的との反応を利用して行われた。

249
97バック+22
10ね→271−x
107Bh + x n (x = 4または5)

この反応は1983年に繰り返されました。どちらの場合も、ボーリウムの原子核からの自発的な核分裂は検出されませんでした。最近では、[いつ? ]ボーリウムへの高温核融合経路が再調査され、より長寿命で中性子過剰な同位体の合成が可能になり、ボーリウムの最初の化学的研究が可能になりました。1999年、LBNLのチームは長寿命の267 Bh（5原子）と266 Bh（1原子）を発見したと主張しました。[21]その後、これらは両方とも確認されました。[22]その後、スイスのベルンにあるポールシェラー研究所（PSI）のチームは、ボーリウムの化学に関する最初の決定的な研究で、6原子の267 Bhを合成しました。 [23]

崩壊生成物として

崩壊によって観測されたボーリウム同位体のリスト
蒸発残留物観測されたボーリウム同位体
294 Lv、290 Fl、290 Nh、286 Rg、282 Mt ?278 Bh ?
294 Ts、290 Mc、286 Nh、282 Rg、278 Mt274 Bh [24]
288 Mc、284 Nh、280 Rg、276 Mt272 Bh [25] [26]
287 Mc、283 Nh、279 Rg、275 Mt271 Bh [25]
286 Mc、282 Nh、278 Rg、274 Mt270 Bh [25]
278 Nh、274 Rg、270 Mt266 Bh [26]
272 Rg、268 Mt264 Bh [27]
266メートル262 Bh [28]

ボーリウムは、マイトネリウムなどの原子番号が大きい元素の崩壊系列で検出されています。マイトネリウムには現在、アルファ崩壊して質量数が262から274のボーリウム原子核になる同位体が7つあります。親マイトネリウム原子核は、レントゲン、ニホニウム、フレロビウム、モスコビウム、リバモリウム、またはテネシンの崩壊生成物である可能性があります。[29]たとえば、2010年1月、ドゥブナチーム（JINR）は、アルファ崩壊系列を経てテネシンの崩壊生成物としてボーリウム274を特定しました。[24]

294
117Ts →290
115マック+4
2彼
290
115マック→286
113Nh +4
2彼
286
113んん→282
111Rg +4
2彼
282
111右→278
109マウント+4
2彼
278
109山→274
107Bh +4
2彼

核異性体

262 Bh

ボーリウムにおいて異性体であることが確認されている唯一の例は、同位体262 Bhである。262 Bhを直接合成すると、基底状態と異性体状態の2つの状態が生じる。基底状態はアルファ崩壊によって崩壊し、エネルギー10.08、9.82、および9.76 MeVのアルファ粒子を放出することが確認されており、半減期は84ミリ秒と修正されている。励起状態もアルファ崩壊によって崩壊し、エネルギー10.37および10.24 MeVのアルファ粒子を放出することが確認されており、半減期は9.6ミリ秒と修正されている。[11]

同位体の化学収量

常温核融合

下の表は、ボー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CN1n2n3n
55万人208鉛263 Bh590 pb、14.1 MeV約35ポンド
54 Cr209ビ263 Bh510 pb、15.8 MeV約50pb
52 Cr209ビ261 Bh59 pb、15.0 MeV

熱核融合

下の表は、ボー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。+は観測された出口チャネルを表しています。

発射物ターゲットCN3n4n5n
26mg​243午前271 Bh+++
22ネ249ブック271 Bh約96ペソ+

参考文献

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