ニホニウムの同位体

ニホニウム （113Nh）の同位体
主な同位体[1]崩壊
同位体存在比半減期 （t 1/2）モード製品
278 Nhシンセ2.0ミリ秒α274 Rg
282 Nhシンセ61ミリ秒α278 Rg
283 Nhシンセ123ミリ秒α279 Rg
284 Nhシンセ0.90秒α280 Rg
ε284 Cn
285 Nhシンセ2.1秒α281 Rg
SF–
286 Nhシンセ9.5秒α282 Rg
287 Nhシンセ5.5秒？[2]α283 Rg
290 Nhシンセ2秒？[3]α286 Rg

ニホニウム（113 Nh）は合成元素です。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ず、すべての人工元素と同様に安定同位体はありません。最初に合成された同位体は、2003年に288 Mcの崩壊生成物として284 Nhでした。最初に直接合成された同位体は、 2004年に278 Nhでした。278 Nhから286 Nhまでの6つの放射性同位体と、未確認の287 Nhと290 Nhが知られています。最も長寿命の同位体は286 Nhで、半減期は9.5秒です

同位体一覧


核種
ZN同位体質量 ( Da ) [4] [n 1] [n 2]
半減期[1]
崩壊
モード[1]
[n 3]		娘
同位体
スピンと
パリティ[1]
278 Nh113165278.17073(24)#2.0+2.7
-0.7 ミリ秒
[2.3(13) ミリ秒]		α274 Rg
282 Nh113169282.17577(43)#61+73
−22 ミリ秒[5]		α278 Rg
283 Nh [n 4]113170283.17667(47)#123+80
-35 ミリ秒[5]		α279 Rg
284 Nh [n 5]113171284.17884(57)#0.90+0.07
-0.06 秒[5]		α (≥99%)280 Rg 
EC (≤1%) [5]284 Cn
285 Nh [n 6]113172285.18011(83)#2.1+0.6
-0.3 秒[5]		α (82%)281 Rg
SF (18%) [5]（各種）
286 Nh [n 7]113173286.18246(63)#9.5+6.3
-2.7 秒
[12(5) s ]		α282 Rg
287 Nh [2] [n 8]113174287.18406(76)#5.5秒α283 Rg
290 Nh [n 9]113177290.19143(50)#2.0+9.6
-0.9 秒
[8(6) 秒]		α286 Rg
SF (<50%)（各種）
この表のヘッダーとフッター：
  1. ^ ( ) – 不確実性（1σ）は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されています
  2. ^ # – 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。
  3. ^ 崩壊のモード:
    EC 電子捕獲
  4. ^ 直接合成されず、 287Mcの崩壊生成物として生成されます
  5. ^ 直接合成されず、 288 Mcの崩壊生成物として生じる
  6. ^ 直接合成されず、 293 Tsの崩壊系列中に生じる
  7. ^ 直接合成されず、 294 Tsの崩壊系列中に生じる
  8. ^直接合成されず、 287 Flの崩壊系列中に発生する。未確認
  9. ^ 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

同位体と核特性

元素合成

ニホニウムのような超重元素は、核融合反応を誘発する粒子加速器で軽い元素を照射することによって生成されます。ニホニ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。[6]

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粒子が非常に重い標的（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、核分裂または複数（3～5個）の中性子を蒸発させる可能性があります。[7]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反応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個または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。[6]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。[8]

常温核融合

理化学研究所チームによるニホニウム合成に先立ち、 1998年にドイツのダルムシュタットにある重イオン研究所（Gesellschaft für Schwerionenforschung）の科学者たちも、ビスマス209に亜鉛70を衝突させることでニホニウムの合成を試みた。2度の反応実験では、ニホニウム原子は検出されなかった。[9]研究者たちは2003年に再び実験を繰り返したが、成功しなかった。[9] 2003年後半、理化学研究所の新興チームが高性能装置GARISを用いてこの反応を試み、140 fbの限界に到達した。2003年12月から2004年8月にかけて、彼らは「力ずく」で8ヶ月間反応を実施した。その結果、278 Nhの原子1個を検出することができた。[10]彼らは2005年にこの反応を数回繰り返し、2番目の原子を合成することに成功し、[11] 2012年には3番目の原子を合成することに成功した。[12]

以下の表には、Z = 113 の複合核を形成するために使用できるターゲットと発射体のさまざまな組み合わせが含まれています。

標的発射体CN試行結果
208 Pb71 Ga279 Nhまだ試みられていない反応
209 Bi70 Zn279 Nh反応成功
ウラン238号スカンジウム45号窒素283号まだ試みられていない反応
237 Np48 Ca285 Nh反応成功
244 Pu41 K285 Nhまだ試みられていない反応
250 cm37 Cl287 Nhまだ試みられていない反応
248 Cm37 Cl285 Nhまだ試みられていない反応

高温核融合

2006年6月、ダブナ・リバモア研究チームは、より軽い同位体である281 Nhと282 Nh、およびそれらの崩壊生成物の探索を目的として、ネプツニウム237標的に加速カルシウム48原子核を衝突させることで、ニホニウムを直接合成しました。これは、 N = 162およびN = 184における閉中性子殻の安定化効果に関する知見を得るためです。[13]

237
93Np +48
20カルシウム→282
113NH + 31
0n

282 Nhの原子2個が検出されました。[13]

崩壊生成物として

崩壊によって観測されるニホニウム同位体のリスト
蒸発残留物観測されたニホニウム同位体
294 Lv、290 Fl？290 Nh ? [3]
287 fl ？287 Nh ？[2]
294 Ts、290 Mc286 Nh [14]
293 Ts、289 Mc285 Nh [14]
288 Mc284 Nh [15]
287 Mc283 Nh [15]
286 Mc282 Nh

ニホニウムは、モスコビウムの崩壊生成物（アルファ崩壊）として観測されています。モスコビウムには現在5つの同位体が知られており、それらはすべてアルファ崩壊を起こして質量数が282から286のニホニウム原子核になります。モスコビウムの親原子核は、それ自体がテネシンの崩壊生成物である可能性があります。また、フレロビウムの崩壊生成物（電子捕獲による）として発生する可能性があり、フレロビウムの親原子核は、それ自体がリバモリウムの崩壊生成物である可能性があります。[16]例えば、2010年1月、ドゥブナチーム（JINR）は、ニホニウム286がアルファ崩壊系列によるテネシンの崩壊生成物であることを特定しました。[14]

294
117Ts →290
115マック+4
2彼
290
115マク→286
113Nh +4
2彼

理論計算

蒸発残留断面積

以下の表には、様々な標的と弾頭の組み合わせについて、計算によって様々な中性子蒸発チャネルからの断面積収量の推定値が示されている。最も高い収量が期待されるチャネルが示されている。

DNS = 二核システム。 σ = 断面

標的発射体CNチャネル（製品）σ maxモデル参照
209 Bi70 Zn279 Nh1n ( 278 Nh)30 fbDNS[17]
ウラン238号スカンジウム45号窒素283号3n ( 280 Nh )20 fbDNS[18]
237 Np48 Ca285 Nh3n ( 282 Nh)0.4 pbDNS[19]
244 Pu41 K285 Nh3n ( 282 Nh)42.2ポンドDNS[18]
250 cm37 Cl287 Nh4n ( 283 Nh )0.594pbDNS[18]
248 Cm37 Cl285 Nh3n ( 282 Nh)0.26pbDNS[18]

参考文献

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  19. ^ Feng, Z; Jin, G; Li, J; Scheid, W (2009). 「大規模核融合反応における重核および超重核の生成」. Nuclear Physics A. 816 ( 1–4 ) : 33– 51. arXiv : 0803.1117 . Bibcode :2009NuPhA.816...33F. doi :10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003. S2CID  18647291.
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