| |||||||||||||||||||||||||||
|
Калий ( 108 Hs) является синтетическим элементом, поэтому невозможно указать стандартный атомный вес. Как и все синтетические элементы, в нем нет стабильных изотопов. Первым изотопом, который был синтезирован, был 265 Hs в 1984 году. Известно 12 изотопов от 263 Hs до 277 Hs и 1–4 изомеров. Самый стабильный изотоп хассия не может быть определен на основе существующих данных из-за неопределенности, возникающей из-за небольшого количества измерений. Доверительный интервал от периода полураспада 269 Hs, соответствующее одному стандартного отклонения (интервал с вероятностью ~ 68,3% содержит фактическое значение) составляет 16 ± 6 секунд, тогда как интервал 270 Hs составляет 9 ± 4 секунды. Также возможно, что 277m Hs более стабилен, чем оба из них, с его периодом полураспада, вероятно, 110-70 секунд, но по состоянию на 2016 год было зарегистрировано только одно событие распада этого изотопа.
Нуклид | Z | N | Изотопная масса ( Да ) | Период полураспада | Режим распада | Дочерний изотоп | Спин и паритет | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения | |||||||||||||||||||
263 часов | 108 | 155 | 263.12856 (37) # | 760 (40) мкс | α | 259 Сг | 3/2 + # | ||||||||||||
264 часов | 108 | 156 | 264.12836 (3) | 540 (300) мкс | α (50%) | 260 Сг | 0+ | ||||||||||||
SF (50%) | (различный) | ||||||||||||||||||
265 часов | 108 | 157 | 265.129793 (26) | 1,96 (0,16) мс | α | 261 Сг | 9/2 + # | ||||||||||||
265 м Hs | 300 (70) кэВ | 360 (150) мкс | α | 261 Сг | 3/2 + # | ||||||||||||||
266 часов | 108 | 158 | 266.13005 (4) | 3,02 (0,54) мс | α (68%) | 262 Сг | 0+ | ||||||||||||
SF (32%) | (различный) | ||||||||||||||||||
266м Hs | 1100 (70) кэВ | 280 (220) мс | α | 262 Сг | 9- # | ||||||||||||||
267 часов | 108 | 159 | 267.13167 (10) # | 55 (11) мс | α | 263 Сг | 5/2 + # | ||||||||||||
267m Hs | 39 (24) кэВ | 990 (90) мкс | α | 263 Сг | |||||||||||||||
268 часов | 108 | 160 | 268.13187 (30) # | 1,42 (1,13) с | α | 264 Сг | 0+ | ||||||||||||
269 часов | 108 | 161 | 269.13375 (13) # | 16 с | α | 265 Сг | 9/2 + # | ||||||||||||
270 часов | 108 | 162 | 270.13429 (27) # | 10 с | α | 266 Сг | 0+ | ||||||||||||
271 Hs | 108 | 163 | 271.13717 (32) # | ~ 4 с | α | 267 Сг | |||||||||||||
273 часов | 108 | 165 | 273.14168 (40) # | 510 мс | α | 269 Сг | 3/2 + # | ||||||||||||
275 часов | 108 | 167 | 275.14667 (63) # | 290 (150) мс | α | 271 Сг | |||||||||||||
277 часов | 108 | 169 | 277.15190 (58) # | 12 (9) мс | SF | (различный) | 3/2 + # | ||||||||||||
277m Hs | 100 (100) кэВ # | 130 (100) с | SF | (различный) | |||||||||||||||
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы:
|
SF: | Самопроизвольное деление |
Цель | Снаряд | CN | Результат попытки |
---|---|---|---|
136 Xe | 136 Xe | 272 часов | Неспособность на сегодняшний день |
198 Пт | 70 Zn | 268 часов | Неспособность на сегодняшний день |
208 Пб | 58 Fe | 266 часов | Успешная реакция |
207 Пб | 58 Fe | 265 часов | Успешная реакция |
208 Пб | 56 Fe | 264 часов | Успешная реакция |
207 Пб | 56 Fe | 263 часов | Реакция еще не предпринята |
206 Пб | 58 Fe | 264 часов | Успешная реакция |
209 Би | 55 Мн | 264 часов | Неспособность на сегодняшний день |
226 Ra | 48 Ca | 274 часов | Успешная реакция |
232 Чт | 40 Ar | 272 часов | Реакция еще не предпринята |
238 U | 36 ю.ш. | 274 часов | Успешная реакция |
238 U | 34 ю.ш. | 272 часов | Успешная реакция |
244 Pu | 30 Si | 274 часов | Реакция еще не предпринята |
248 см | 26 мг | 274 часов | Успешная реакция |
248 см | 25 мг | 273 часов | Неспособность на сегодняшний день |
250 см | 26 мг | 276 часов | Реакция еще не предпринята |
249 Кф | 22 Ne | 271 Hs | Успешная реакция |
Сверхтяжелые элементы, такие как хассий, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорителях частиц, которые вызывают реакции синтеза. В то время как большинство изотопов хассия могут быть синтезированы напрямую таким способом, некоторые более тяжелые изотопы наблюдались только как продукты распада элементов с более высокими атомными номерами.
В зависимости от задействованных энергий первые делятся на «горячие» и «холодные». В реакциях горячего синтеза очень легкие высокоэнергетические снаряды ускоряются в сторону очень тяжелых целей ( актинидов ), в результате чего образуются составные ядра с высокой энергией возбуждения (~ 40–50 МэВ ), которые могут либо делиться, либо испаряться несколько (3-5) нейтроны. В реакциях холодного синтеза образовавшиеся конденсированные ядра имеют относительно низкую энергию возбуждения (~ 10–20 МэВ), что снижает вероятность того, что эти продукты будут подвергаться реакциям деления. Когда слитые ядра охлаждаются до основного состояния, им требуется испускание только одного или двух нейтронов, что позволяет производить больше продуктов, богатых нейтронами. Последняя концепция отличается от концепции, в которой ядерный синтез, как утверждалось, достигается при условиях комнатной температуры (см. Холодный синтез ).
Перед первым успешным синтезом хасия в 1984 году группой GSI ученые из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, Россия, также пытались синтезировать хассий путем бомбардировки свинца-208 железом-58 в 1978 году. идентифицированы. Они повторили эксперимент в 1984 году и были в состоянии обнаружить спонтанное деление активности назначенной 260 Sg, с дочерью из 264 Hs. Позже в том же году они попробовали эксперимент снова и попытался химически идентифицировать продукты распада из гания, чтобы оказать поддержку в их синтезу элемента 108. Они были в состоянии обнаружить несколько альфа - распадов из 253 Es и 253 Fm, продукты распада 265 Hs.
Во время официального открытия элемента в 1984 году команда GSI изучила ту же реакцию, используя метод генетической корреляции альфа-распада, и смогла точно идентифицировать 3 атома 265 Hs. После модернизации своих установок в 1993 году группа повторила эксперимент в 1994 году и обнаружила 75 атомов 265 Hs и 2 атома 264 Hs во время измерения частичной функции возбуждения для канала испарения 1n нейтронов. Дальнейший запуск реакции был проведен в конце 1997 года, в ходе которого были обнаружены еще 20 атомов. Этот эксперимент был успешно повторен в 2002 году на RIKEN (10 атомов) и в 2003 году на GANIL (7 атомов). Команда RIKEN продолжила изучение реакции в 2008 году, чтобы провести первые спектроскопические исследования четно-четного ядра 264 Hs. Они также смогли обнаружить еще 29 атомов 265 Hs.
Команда в Дубне также провела аналогичную реакцию с ведущей -207 мишенью вместо свинцово-208 мишени в 1984 году:
Они смогли обнаружить ту же самую активность спонтанного деления, которая наблюдалась в реакции с мишенью из свинца-208, и снова отнесли ее к 260 Sg, дочери 264 Hs. Команда GSI впервые изучила реакцию в 1986 году, используя метод генетической корреляции альфа-распадов, и идентифицировала один атом 264 Hs с поперечным сечением 3,2 пбн. Реакция была повторена в 1994 году и команда смогли измерить как альфа - распад и спонтанное деление на 264 Hs. Эта реакция также была изучена в 2008 году в RIKEN с целью проведения первых спектроскопических исследований четно-четного ядра 264 Hs. Команда обнаружила 11 атомов 264 Hs.
В 2008 году команда RIKEN провела аналогичную реакцию с ведущей -206 цели впервые:
Им удалось идентифицировать 8 атомов нового изотопа 263 Hs.
В 2008 году команда Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (LBNL) впервые изучала аналогичную реакцию со снарядами из железа-56 :
Им удалось произвести и идентифицировать 6 атомов нового изотопа 263 Hs. Несколько месяцев спустя команда RIKEN также опубликовала свои результаты по той же реакции.
Дальнейшие попытки синтеза ядер хасия были выполнены командой в Дубне в 1983 году с использованием реакции холодного синтеза между мишенью из висмута-209 и снарядами из марганца- 55:
Им удалось обнаружить активность спонтанного деления, приписанную 255 Rf, продукту цепи распада 263 Hs. Идентичные результаты были измерены в повторном запуске в 1984 году. В последующем эксперименте в 1983 году они применили метод химической идентификации потомка, чтобы обеспечить поддержку синтеза хасия. Им удалось обнаружить альфа-распады изотопов фермия, которые считаются потомками распада 262 Hs. С тех пор эта реакция не использовалась, и 262 Hs в настоящее время не подтверждены.
Под руководством Юрия Оганесяна, команда в Объединенном институте ядерных исследований изучала горячую термоядерную реакцию между кальцием-48 снарядами и радием -226 цели в 1978 году:
Однако результаты отсутствуют в литературе. Реакция была повторена в ОИЯИ в июне 2008 г. и были обнаружены 4 атома изотопа 270 Hs. В январе 2009 года команда повторила эксперимент, и были обнаружены еще 2 атома 270 Hs.
Команда в Дубне изучала реакцию между мишенями из калифорния- 249 и неоновыми снарядами-22 в 1983 году, обнаружив активность спонтанного деления :
Было обнаружено несколько коротких спонтанных активностей деления, указывающих на образование ядер хассия.
Реакция горячего синтеза между мишенями из урана-238 и снарядами из редкого и дорогого изотопа серы-36 была проведена в GSI в апреле – мае 2008 г.:
Предварительные результаты показывают, что был обнаружен единственный атом 270 Hs. Этот эксперимент подтвердил свойства распада изотопов 270 Hs и 266 Sg.
В марте 1994 года команда в Дубне во главе с покойным Юрием Лазаревым предприняла аналогичную реакцию с снарядами с серой- 34:
Они объявили об обнаружении 3 атомов 267 Hs из канала испарения 5n нейтронов. Свойства распада были подтверждены командой GSI при одновременном исследовании дармштадция. Реакция была повторена в GSI в январе – феврале 2009 г. для поиска нового изотопа 268 Hs. Группа под руководством профессора Нишио обнаружила по одному атому как 268 Hs, так и 267 Hs. Новый изотоп 268 Hs претерпел альфа-распад до ранее известного изотопа 264 Sg.
В период с мая 2001 г. по август 2005 г. в сотрудничестве с GSI-PSI ( Институт Пола Шеррера ) изучалась ядерная реакция между целями из кюрия- 248 и снарядами из магния- 26:
Команда исследовала функцию возбуждения каналов испарения 3n, 4n и 5n, приводящую к изотопам 269 Hs, 270 Hs и 271 Hs. Синтез важного дважды магического изотопа 270 Hs был опубликован в декабре 2006 года группой ученых из Технического университета Мюнхена. Сообщалось, что этот изотоп распался за счет испускания альфа-частицы с энергией 8,83 МэВ и периодом полураспада ~ 22 с. С тех пор это значение было увеличено до 3,6 с.
Остаток испарения | Наблюдаемый изотоп хассия |
---|---|
267 Ds | 263 часов |
269 Ds | 265 часов |
270 дс | 266 часов |
271 Ds | 267 часов |
277 Cn, 273 Ds | 269 часов |
285 Fl, 281 Cn, 277 Ds | 273 часов |
291 Lv, 287 Fl, 283 Cn, 279 Ds | 275 часов |
293 лв, 289 эт, 285 сп, 281 дс | 277 часов |
Калий был обнаружен как продукт распада дармштадция. Дармштадций в настоящее время имеет восемь известных изотопов, каждый из которых, как было показано, претерпевает альфа-распад, превращаясь в ядра гассия с массовыми числами от 263 до 277. Изотопы калия с массовыми числами 266, 273, 275 и 277 на сегодняшний день были произведены только распад ядер дармштадция. Родительские ядра дармштадция сами могут быть продуктами распада копернициума, флеровия или ливермория. На сегодняшний день не известно о других элементах, распадающихся на хассий. Например, в 2004 году команда из Дубны определила хассий-277 как конечный продукт распада ливермория через последовательность альфа-распада:
Изотоп | Период полураспада | Режим распада | Год открытия | Реакция |
---|---|---|---|---|
263 часов | 0,74 мс | α, SF | 2008 г. | 208 Pb ( 56 Fe, n) |
264 часов | ~ 0,8 мс | α, SF | 1986 г. | 207 Pb ( 58 Fe, n) |
265 часов | 1.9 мс | α, SF | 1984 | 208 Pb ( 58 Fe, n) |
265 м Hs | 0,3 мс | α | 1984 | 208 Pb ( 58 Fe, n) |
266 часов | 2.3 мс | α, SF | 2000 г. | 270 Ds (-, α) |
267 часов | 52 мс | α, SF | 1995 г. | 238 U ( 34 S, 5n) |
267m Hs | 0,8 с | α | 1995 г. | 238 U ( 34 S, 5n) |
268 часов | 0,4 с | α | 2009 г. | 238 U ( 34 S, 4n) |
269 часов | 3,6 с | α | 1996 г. | 277 Сп (-, 2α) |
269m Hs | 9,7 с | α | 2004 г. | 248 см ( 26 мг, 5н) |
270 часов | 3,6 с | α | 2004 г. | 248 см ( 26 мг, 4н) |
271 Hs | ~ 4 с | α | 2004 г. | 248 см ( 26 мг, 3н) |
273 часов | 0,51 с | α | 2010 г. | 285 Fl (-, 3α) |
275 часов | 0,15 с | α | 2003 г. | 287 Fl (-, 3α) |
277 часов | 11 мс | α | 2009 г. | 289 Fl (-, 3α) |
277м Hs? | ~ 11 мин? | α | 1999 г. | 289 Fl (-, 3α) |
Изотоп, отнесенный к 277 Hs, однажды наблюдался распадом SF с длительным периодом полураспада ~ 11 минут. Изотоп не наблюдается при распаде основного состояния 281 Ds, но наблюдается при распаде с редкого, еще неподтвержденного изомерного уровня, а именно 281m Ds. Период полураспада для основного состояния очень велик, и возможно, что оно принадлежит изомерному уровню в 277 Hs. Также было высказано предположение, что эта активность на самом деле исходит от 278 Bh, образованного как праправнучка 290 Fl в результате одного захвата электрона до 290 Nh и трех последующих альфа-распадов. Кроме того, в 2009 году команда GSI наблюдала небольшую ветвь альфа-распада для 281 Ds, в результате чего образовался нуклид 277 Hs, распадающийся на SF за короткое время жизни. Измеренный период полураспада близок к ожидаемому значению для изомера в основном состоянии, 277 Hs. Для подтверждения производства изомера требуются дальнейшие исследования.
В 1999 году американские ученые из Калифорнийского университета в Беркли объявили, что им удалось синтезировать три атома из 293 118. Сообщалось, что эти родительские ядра последовательно испускали три альфа-частицы с образованием ядер хассия-273, которые, как утверждалось, имели претерпел альфа-распад, испуская альфа-частицы с энергиями распада 9,78 и 9,47 МэВ и периодом полураспада 1,2 с, но в 2001 г. их заявление было отозвано. Однако изотоп был произведен в 2010 г. той же командой. Новые данные совпадают с предыдущими (сфабрикованными) данными.
Согласно макроскопически-микроскопической (ММ) теории, Z = 108 - магическое число деформированного протона в сочетании с нейтронной оболочкой при N = 162. Это означает, что такие ядра постоянно деформируются в своем основном состоянии, но имеют высокие узкие барьеры деления. к дальнейшей деформации и, следовательно, относительно длительному частичному периоду полураспада SF. Периоды полураспада SF в этой области обычно уменьшаются в 10 9 раз по сравнению с периодами в окрестности сферического дважды магического ядра 298 Fl, что вызвано увеличением вероятности проникновения через барьер квантовым туннелированием из-за более узкий барьер деления. Кроме того, N = 162 было рассчитано как магическое число деформированного нейтрона, и, следовательно, ядро 270 Hs является многообещающим как деформированное дважды магическое ядро. Экспериментальные данные по распаду Z = 110 изотопов 271 Ds и 273 Ds являются убедительным доказательством магической природы подоболочки N = 162. Недавний синтез 269 Hs, 270 Hs и 271 Hs также полностью поддерживает назначение N = 162 как волшебной замкнутой оболочки. В частности, низкая энергия распада 270 Hs полностью согласуется с расчетами.
Свидетельством магии протонной оболочки Z = 108 можно считать два источника:
Для SF необходимо измерить периоды полураспада изотонических ядер 268 Sg, 270 Hs и 272 Ds. Поскольку изотопы сиборгия и дармштадция в настоящее время неизвестны, а деление 270 Hs не измерялось, этот метод пока не может быть использован для подтверждения стабилизирующей природы оболочки Z = 108. Однако хорошим доказательством магии Z = 108 можно считать большие различия в энергиях альфа-распада, измеренные для 270 Hs, 271 Ds и 273 Ds. Более убедительные доказательства были бы получены при определении энергии распада еще неизвестного нуклида 272 Ds.
Изотоп, отнесенный к 277 Hs, однажды наблюдался, распадаясь в результате спонтанного деления с длительным периодом полураспада ~ 11 минут. Изотоп не наблюдается при распаде наиболее распространенного изомера из 281 Ds, но наблюдается при распаде от редкого, пока неподтвержденного изомерного уровня, а именно 281m Ds. Период полураспада для основного состояния очень велик, и возможно, что оно принадлежит изомерному уровню в 277 Hs. Кроме того, в 2009 году команда GSI наблюдала небольшую ветвь альфа-распада 281 Ds, производящую изотоп 277 Hs, распадающийся спонтанным делением с коротким временем жизни. Измеренный период полураспада близок к ожидаемому значению для изомера в основном состоянии, 277 Hs. Для подтверждения производства изомера требуются дальнейшие исследования. Более недавнее исследование предполагает, что эта наблюдаемая активность на самом деле может быть от 278 Bh.
Прямой синтез 269 Hs привел к наблюдению трех альфа-частиц с энергиями 9,21, 9,10 и 8,94 МэВ, испускаемых 269 атомами Hs. Однако, когда этот изотоп косвенно синтезируется из распада 277 Cn, наблюдаются только альфа-частицы с энергией 9,21 МэВ, что указывает на то, что этот распад происходит с изомерного уровня. Для подтверждения этого необходимы дальнейшие исследования.
267 Hs распадается в результате альфа-распада с испусканием альфа-частиц с энергиями 9,88, 9,83 и 9,75 МэВ. Его период полураспада 52 мс. В недавнем синтезе 271 Ds и 271m Ds наблюдалась дополнительная активность. Активность 0,94 мс, испускающая альфа-частицы с энергией 9,83 МэВ, наблюдалась в дополнение к более долгоживущим активностям ~ 0,8 с и ~ 6,0 с. В настоящее время ни один из них не назначен и не подтвержден, и необходимы дальнейшие исследования для их точного определения.
Синтез 265 Hs также подтвердил наличие двух изомерных уровней. Основное состояние распадается с испусканием альфа-частицы с энергией 10,30 МэВ и имеет период полураспада 2,0 мс. Изомерное состояние имеет 300 кэВ избыточной энергии и распадается за счет испускания альфа-частицы с энергией 10,57 МэВ и имеет период полураспада 0,75 мс.
Ученые GSI планируют поиск изомеров 270 Hs с помощью реакции 226 Ra ( 48 Ca, 4n) в 2010 году с использованием новой установки TASCA в GSI. Кроме того, они также надеются изучить спектроскопию 269 Hs, 265 Sg и 261 Rf, используя реакцию 248 Cm ( 26 Mg, 5n) или 226 Ra ( 48 Ca, 5n). Это позволит им определить структуру уровней в 265 Sg и 261 Rf и попытаться определить спин и четность различных предложенных изомеров.
В таблицах ниже представлены сечения и энергии возбуждения ядерных реакций, в которых непосредственно образуются изотопы гассия. Данные, выделенные жирным шрифтом, представляют собой максимумы, полученные в результате измерений функции возбуждения. + представляет наблюдаемый канал выхода.
Снаряд | Цель | CN | 1n | 2n | 3n |
---|---|---|---|---|---|
58 Fe | 208 Пб | 266 часов | 69 пб, 13,9 МэВ | 4,5 пб | |
58 Fe | 207 Пб | 265 часов | 3,2 пб |
Снаряд | Цель | CN | 3n | 4n | 5н |
---|---|---|---|---|---|
48 Ca | 226 Ra | 274 часов | 9.0 пб | ||
36 ю.ш. | 238 U | 274 часов | 0,8 пб | ||
34 ю.ш. | 238 U | 272 часов | 2,5 пб, 50,0 МэВ | ||
26 мг | 248 см | 274 часов | 2,5 пб | 3,0 пб | 7.0 пб |
В приведенной ниже таблице представлены различные комбинации мишеней и снарядов, для которых расчеты дали оценки выходов поперечных сечений из различных каналов испарения нейтронов. Приведен канал с максимальной ожидаемой доходностью.
DNS = двухъядерная система; σ = поперечное сечение
Цель | Снаряд | CN | Канал (продукт) | σ макс | Модель | Ссылка |
---|---|---|---|---|---|---|
136 Xe | 136 Xe | 272 часов | 1-4n ( 271-268 Hs) | 10 −6 пб | DNS | |
238 U | 34 ю.ш. | 272 часов | 4n ( 268 HS) | 10 пб | DNS | |
238 U | 36 ю.ш. | 274 часов | 4n ( 270 Гц) | 42.97 пб | DNS | |
244 Pu | 30 Si | 274 часов | 4n ( 270 Гц) | 185,1 пб | DNS | |
248 см | 26 мг | 274 часов | 4n ( 270 Гц) | 719,1 пб | DNS | |
250 см | 26 мг | 276 часов | 4n ( 272 Hs) | 185,2 пб | DNS |
Изотопные массы из:
Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из: