穩定島
一組尚未發現的超重元素同位素理論上比其他元素穩定得多
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穩定島理論是核子物理中的一個理論推測，核物理學家推測原子核的質子數和中子數為「幻數」的放射性超重元素會特別穩定。假如這個猜測正確的話，那麼某些特定的超重元素的同位素將比其他同位素更穩定，這些同位素的放射性衰變過程可能會相對非常慢。
穩定島理論最初是格倫·西奧多·西博格提出的。他認為原子核中的核子與原子核外的電子一樣是分佈在不同的「殼層」中的，實際上每個殼層就是一組相近的量子能階。不同殼層之間的能量差則比較大。假如一個原子核中的質子和中子正好填滿一個殼層的話，那麼每個核子之間的結合能就會達到最大，因此這個原子核就最穩定，比其附近核子沒有填滿或超出一個殼層的同位素要穩定。
飽和的殼層的中子和質子數被稱為「幻數」（也稱為「魔數」），中子和質子數同時為幻數的原子核被稱為「雙幻核」[1]。一個可能的中子魔數是184，可能的質子魔數是114、120和126，也就是說，298Fl、304Ubn和310Ubh可能比較穩定。這些同位素至今為止未能被合成。但Fl的帶有114個質子和少於184個中子的同位素比元素週期表中鄰近的元素的同位素的衰變要慢得多。
處於穩定島的元素非常可能依然是放射性元素，只是它們相對於其附近的同位素「比較穩定」，雖然有人懷疑有些同位素的半衰期可能大於一日或甚至更長，但也可能小於一秒，而在目前發現的元素中，289Fl的半衰期為2.6秒，285Cn的半衰期為11分鐘，293Lv的半衰期有0.05秒，跟附近的元素比起來是很驚人的。
| 元素 | 原子序 | 最長壽同位素 | 最長壽同位素之半衰期[a] | |
|---|---|---|---|---|
| Publications [2][3] |
NUBASE 2016 [4] | |||
| 鑪 | 104 | 267Rf | 1.3小時 | 2.5小時 |
| 𨧀 | 105 | 268Db | 1.2天 | 1.1天 |
| 𨭎 | 106 | 269Sg | 14分鐘[5] | 5分鐘 |
| 𨨏 | 107 | 270Bh[b] | 1分鐘 | 3.8分鐘 |
| 𨭆 | 108 | 269Hs | 9.7秒[6] | 16秒 |
| 䥑 | 109 | 278Mt[c][d] | 4.5秒 | 7秒 |
| 鐽 | 110 | 281Ds[c] | 12.7秒 | 14秒 |
| 錀 | 111 | 282Rg[c][e] | 1.7分鐘 | 1.6分鐘 |
| 鎶 | 112 | 285Cn[c] | 28秒 | 32秒 |
| 鉨 | 113 | 286Nh[c] | 9.5秒 | 7秒 |
| 鈇 | 114 | 289Fl[c][f] | 1.9秒 | 2.4秒 |
| 鏌 | 115 | 290Mc[c] | 650毫秒 | 410毫秒 |
| 鉝 | 116 | 293Lv[c] | 57毫秒 | 80毫秒 |
| 鿬 | 117 | 294Ts[c] | 51毫秒 | 70毫秒 |
| 鿫 | 118 | 294Og[c][g] | 690微秒 | 1.15毫秒 |
註解
- ^ 不同的來源給出不同的半衰期值；下面列出了Publications和NUBASE中最新發佈的半衰期值以供參考
- ^ 未經確認的同位素278Bh可能有更長的半衰期，為11.5分鐘[6]
- ^ 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 對於元素109~118來說，其壽命最長的已知同位素皆為迄今為止所發現其最重的同位素，因此在它們更重的未發現同位素中可能存在壽命更長的同位素[7]
- ^ 未經確認的同位素282Mt可能有更長的半衰期，為1.1分鐘[6]
- ^ 未經確認的同位素286Rg可能有更長的半衰期，為10.7分鐘[6]
- ^ 未經確認的同位素290Fl可能有更長的半衰期，為19秒[6]
- ^ 未經確認的同位素295Og可能有更長的半衰期，為181毫秒[6]
參見
參考文獻
- ^ 轰出更重元素. 《科學世界》. 2013年10月 [2014-07-06]. ISSN 1003-1162. （原始內容存檔於2021-06-13）.
- ^ Emsley 2011，第566頁
- ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K. Super-heavy element research. Reports on Progress in Physics. 2015, 78 (3): 036301. Bibcode:2015RPPh...78c6301O. PMID 25746203. doi:10.1088/0034-4885/78/3/036301.
- ^ Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; et al. The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties (PDF). Chinese Physics C. 2017, 41 (3): 030001–134–030001–138. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.[失效連結]
- ^ Utyonkov, V. K.; Brewer, N. T.; Oganessian, Yu. Ts.; et al. Neutron-deficient superheavy nuclei obtained in the 240Pu + 48Ca reaction. Physical Review C. 2018, 97 (1): 014320–1–014320–10. Bibcode:2018PhRvC..97a4320U. doi:10.1103/PhysRevC.97.014320.
- ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Hofmann, S.; Heinz, S.; Mann, R.; et al. Review of even element super-heavy nuclei and search for element 120. The European Physical Journal A. 2016, 2016 (52): 180–1–180–34. Bibcode:2016EPJA...52..180H. doi:10.1140/epja/i2016-16180-4.
- ^ Oganessian, Yu. Ts. Heaviest nuclei from 48Ca-induced reactions (PDF). Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 2007, 34 (4): R233 [2019-11-09]. Bibcode:2007JPhG...34R.165O. doi:10.1088/0954-3899/34/4/R01. （原始內容存檔 (PDF)於2017-08-09）.