| |||||||||||||||||||||||||||||||
|
Коперниций ( 112 Cn) является синтетическим элементом, поэтому невозможно указать стандартный атомный вес. Как и все синтетические элементы, в нем нет стабильных изотопов. Первым изотопом, который был синтезирован в 1996 г., был 277 Cn. Известно 6 радиоизотопов (еще один не подтвержден); самый долгоживущий изотоп - 285 Cn с периодом полураспада 29 секунд.
Нуклид | Z | N | Изотопная масса ( Да ) | Период полураспада | Режим распада | Дочерний изотоп | Спин и паритет | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
277 Cn | 112 | 165 | 277.16364 (15) # | 1,1 (7) мс [0,69 (+ 69−24) мс] | α | 273 Ds | 3/2 + # | ||||||||||||
281 Cn | 112 | 169 | 281.16975 (42) # | 180 мс | α | 277 Ds | 3/2 + # | ||||||||||||
282 Cn | 112 | 170 | 282.1705 (7) # | 0,8 мс | SF | (различный) | 0+ | ||||||||||||
283 Cn | 112 | 171 | 283.17327 (65) # | 4 с | α (90%) | 279 Ds | |||||||||||||
SF (10%) | (различный) | ||||||||||||||||||
ЕС ? | 283 Rg | ||||||||||||||||||
284 Cn | 112 | 172 | 284.17416 (91) # | 97 мс | SF (98%) | (различный) | 0+ | ||||||||||||
α (2%) | 280 дс | ||||||||||||||||||
285 Cn | 112 | 173 | 285.17712 (60) # | 29 с | α | 281 Ds | 5/2 + # | ||||||||||||
286 Cn | 112 | 174 | 8,45 с | SF | (различный) | 0+ | |||||||||||||
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы:
|
EC: | Электронный захват |
SF: | Самопроизвольное деление |
Сверхтяжелые элементы, такие как коперниций, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорителях частиц, что вызывает реакции синтеза. В то время как большинство изотопов коперниция можно синтезировать 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 направлении очень тяжелых целей, таких как актиниды, в результате чего возникают 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 ).
В таблице ниже представлены различные комбинации мишеней и снарядов, которые могут быть использованы для образования составных ядер с Z = 112.
Цель | Снаряд | CN | Результат попытки |
---|---|---|---|
184 Вт | 88 Sr | 272 Cn | Отказ на сегодняшний день |
208 Пб | 68 Zn | 276 Cn | Отказ на сегодняшний день |
208 Пб | 70 Zn | 278 Cn | Успешная реакция |
233 U | 48 Ca | 281 Cn | Отказ на сегодняшний день |
234 U | 48 Ca | 282 Cn | Реакция еще не предпринята |
235 U | 48 Ca | 283 Cn | Реакция еще не предпринята |
236 U | 48 Ca | 284 Cn | Реакция еще не предпринята |
238 U | 48 Ca | 286 Cn | Успешная реакция |
244 Pu | 40 Ar | 284 Cn | Реакция еще не предпринята |
250 см | 36 ю.ш. | 286 Cn | Реакция еще не предпринята |
248 см | 36 ю.ш. | 284 Cn | Реакция еще не предпринята |
252 Кф | 30 Si | 282 Cn | Реакция еще не предпринята |
Первая реакция холодного синтеза для получения коперниция была проведена GSI в 1996 году, которая сообщила об обнаружении двух цепочек распада коперниция-277.
При обзоре данных в 2000 году первая цепочка распадов была удалена. При повторении реакции в 2000 году они смогли синтезировать еще один атом. Они попытались измерить функцию возбуждения 1n в 2002 году, но потерпели неудачу с пучком цинка-70. Неофициальное открытие коперниция-277 было подтверждено в 2004 году в RIKEN, где исследователи обнаружили еще два атома изотопа и смогли подтвердить данные о распаде всей цепочки. Эта реакция также ранее была опробована в 1971 году в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, Россия, в попытке получить 276 Cn в канале 2n, но безуспешно.
После успешного синтеза коперниция-277 команда GSI провела реакцию с использованием снаряда из 68 Zn в 1997 году, чтобы изучить влияние изоспина (нейтронное богатство) на химический выход.
Эксперимент был начат после открытия увеличения выхода при синтезе изотопов дармштадция с использованием ионов никеля-62 и никеля-64. Цепочки распада коперниция-275 не обнаружены, что приводит к пределу поперечного сечения 1,2 пикобарн (pb). Однако пересмотр выхода реакции цинка-70 до 0,5 pb не исключает аналогичного выхода для этой реакции.
В 1990 году, после некоторых ранних указаний на образование изотопов коперниция при облучении вольфрамовой мишени протонами с энергией нескольких ГэВ, сотрудничество между GSI и Еврейским университетом изучило вышеуказанную реакцию.
Они смогли обнаружить некоторую активность спонтанного деления (SF) и альфа-распад 12,5 МэВ, оба из которых они предварительно отнесли к продукту радиационного захвата копернициум-272 или остатку испарения 1n копернициум-271. И TWG, и JWP пришли к выводу, что для подтверждения этих выводов требуется гораздо больше исследований.
В 1998 году команда Лаборатории ядерных исследований им. Флерова (ЛЯР) в Дубне, Россия, начала программу исследований с использованием ядер кальция-48 в реакциях «теплого» синтеза, приводящих к сверхтяжелым элементам. В марте 1998 года они заявили, что синтезировали два атома элемента в следующей реакции.
Продукт, коперниций-283, имел заявленный период полураспада 5 минут, распадаясь в результате спонтанного деления.
Длительный период полураспада продукта положил начало первым химическим экспериментам по атомной химии коперникия в газовой фазе. В 2000 году Юрий Юкашев в Дубне повторил эксперимент, но не смог наблюдать никаких событий спонтанного деления с периодом полураспада 5 минут. Эксперимент был повторен в 2001 году, и в низкотемпературной секции было обнаружено скопление восьми осколков, образовавшихся в результате спонтанного деления, что указывает на то, что коперниций обладал радоноподобными свойствами. Однако в настоящее время возникли серьезные сомнения в происхождении этих результатов. Чтобы подтвердить синтез, та же команда в январе 2003 года успешно повторила реакцию, подтвердив режим распада и период полураспада. Они также смогли вычислить оценку массы спонтанной активности деления до ~ 285, поддерживая задание.
Команда из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) в Беркли, США, вступила в дискуссию и провела реакцию в 2002 году. Они не смогли обнаружить никакого спонтанного деления и рассчитали предел поперечного сечения в 1,6 пб для обнаружения одного события.
Реакция была повторена в 2003–2004 гг. Командой в Дубне с использованием немного другой установки, Дубненского газонаполненного сепаратора отдачи (DGFRS). На этот раз было обнаружено, что коперниций-283 распадается при испускании альфа-частицы с энергией 9,53 МэВ с периодом полураспада 4 секунды. Коперниций-282 также наблюдался в канале 4n (испускающий 4 нейтрона).
В 2003 году команда GSI вступила в дискуссию и провела поиск пятиминутной активности SF в химических экспериментах. Как и дубненская команда, им удалось обнаружить семь фрагментов SF в низкотемпературной секции. Тем не менее, эти события SF не были коррелированы, предполагая, что они не были фактическими прямыми SF ядер коперникия, и вызвали сомнения относительно первоначальных указаний на радоноподобные свойства. После того, как из Дубны было объявлено о различных свойствах распада коперниция-283, команда GSI повторила эксперимент в сентябре 2004 года. Они не смогли обнаружить никаких событий SF и рассчитали предел поперечного сечения ~ 1,6 пб для обнаружения одного события, а не в отличие от данных о выходе в 2,5 пб, полученных командой из Дубны.
В мае 2005 года GSI провел физический эксперимент и идентифицировал одиночный атом 283 Cn, распадающийся под действием SF с коротким периодом полураспада, что указывает на ранее неизвестную ветвь SF. Однако первоначальная работа дубненской команды выявила несколько прямых явлений SF, но предполагалось, что родительский альфа-распад был пропущен. Эти результаты показали, что это не так.
Новые данные о распаде коперниция-283 были подтверждены в 2006 г. совместным экспериментом PSI – ЛЯР, направленным на изучение химических свойств коперниция. Два атома коперниция-283 наблюдались при распаде родительских ядер флеровия- 287. Эксперимент показал, что, в отличие от предыдущих экспериментов, коперниций ведет себя как типичный член группы 12, демонстрируя свойства летучего металла.
Наконец, команда GSI успешно повторила свой физический эксперимент в январе 2007 года и обнаружила три атома коперниция-283, подтвердив как альфа-, так и SF-режимы распада.
Таким образом, 5-минутная деятельность SF до сих пор не подтверждена и не идентифицирована. Возможно, это относится к изомеру, а именно копернициум-283b, выход которого зависит от точных методов получения. Также возможно, что это результат ветви захвата электронов в 283 Cn, приводящей к 283 Rg, что потребовало бы переназначения его родительского элемента на 287 Nh (дочерний элемент захвата электронов 287 Fl).
Команда ЛЯР изучала эту реакцию в 2004 году. Они не смогли обнаружить никаких атомов коперниция и рассчитали предел сечения в 0,6 пб. Команда пришла к выводу, что это указывает на то, что массовое число нейтронов для составного ядра влияет на выход остатков испарения.
Остаток испарения | Наблюдаемый изотоп коперниция |
---|---|
285 эт | 281 Cn |
294 ог, 290 ур., 286 эт. | 282 Cn |
291 ур., 287 эт. | 283 Cn |
292 ур., 288 эт. | 284 Cn |
293 ур., 289 эт. | 285 Cn |
294 ур., 290 эт.? | 286 Сп? |
Copernicium наблюдался как продукты распада флеровия. В настоящее время Flerovium имеет семь известных изотопов, все, кроме одного (самый легкий, 284 Fl), как было показано, претерпевают альфа-распад, превращаясь в ядра коперниция с массовыми числами от 281 до 286. Изотопы Copernicium с массовыми числами 281, 284, 285, и 286 на сегодняшний день были произведены только распадом ядер флеровия. Родительские ядра флеровия сами могут быть продуктами распада ливермория или оганессона. На сегодняшний день неизвестны другие элементы, распадающиеся на коперникий.
Например, в мае 2006 г. команда Дубны ( ОИЯИ ) идентифицировала коперниций-282 как конечный продукт распада оганессона через последовательность альфа-распада. Было обнаружено, что последнее ядро подвергается самопроизвольному делению.
В заявленном синтезе оганессона-293 в 1999 году коперниций-281 был идентифицирован как распадающийся путем испускания альфа-частицы 10,68 МэВ с периодом полураспада 0,90 мс. Иск был отозван в 2001 году. Этот изотоп был окончательно создан в 2010 году, и его свойства распада противоречили предыдущим данным.
Первые эксперименты по синтезу 283 Cn показали активность SF с периодом полураспада ~ 5 мин. Эта активность наблюдалась также при альфа-распаде флеровия-287. Режим распада и период полураспада были также подтверждены при повторении первого эксперимента. Позже было обнаружено, что коперниций-283 подвергается альфа-распаду с энергией 9,52 МэВ и SF с периодом полураспада 3,9 с. Также было обнаружено, что альфа-распад коперниция-283 приводит к различным возбужденным состояниям дармштадция-279. Эти результаты предполагают отнесение двух активностей к двум разным изомерным уровням в копернициуме-283, создавая коперниций-283а и коперниций-283b. Этот результат также может быть связан с разветвлением электронного захвата родительского 287 Fl на 287 Nh, так что более долгоживущая активность будет приписана 283 Rg.
Коперниций-285 наблюдался только как продукт распада флеровия-289 и ливермория-293; во время первого зарегистрированного синтеза флеровия был создан один флеровий-289, который альфа-распадался до копернициума-285, который сам испустил альфа-частицу за 29 секунд, высвободив 9,15 или 9,03 МэВ. Однако в первом эксперименте по успешному синтезу ливермория, когда был создан ливерморий-293, было показано, что созданный нуклид альфа распался до флеровия-289, данные о распаде для которого значительно отличались от известных значений. Хотя это и не подтверждено, весьма вероятно, что это связано с изомером. Образовавшийся нуклид распался до коперниция-285, который испустил альфа-частицу с периодом полураспада около 10 минут, высвободив 8,586 МэВ. Полагают, что он, как и его родитель, является ядерным изомером, копернициум-285b. Из-за низких энергий пучка, связанных с начальным экспериментом с 244 Pu + 48 Ca, возможно, что канал 2n был достигнут, давая 290 Fl вместо 289 Fl; тогда он подвергнется необнаруженному электронному захвату до 290 Nh, что приведет к переназначению этой активности его альфа-дочерней 286 Rg.
Сводка наблюдаемых цепочек альфа-распадов сверхтяжелых элементов с Z = 114, 116, 118 или 120 по состоянию на 2016 год. Отнесения для нуклидов, отмеченных точками (включая ранние дубненские цепочки 5 и 8, содержащие 287 Nh и 290 Nh в качестве альтернативных объяснений вместо изомерии в 287 м и 289 м) являются ориентировочными.В таблице ниже представлены сечения и энергии возбуждения для реакций холодного синтеза, непосредственно производящих изотопы коперния. Данные, выделенные жирным шрифтом, представляют собой максимумы, полученные в результате измерений функции возбуждения. + представляет наблюдаемый канал выхода.
Снаряд | Цель | CN | 1n | 2n | 3n |
---|---|---|---|---|---|
70 Zn | 208 Пб | 278 Cn | 0,5 пбн, 10,0, 12,0 МэВ + | ||
68 Zn | 208 Пб | 276 Cn | lt;1,2 пб, 11,3, 12,8 МэВ |
В таблице ниже представлены сечения и энергии возбуждения для реакций горячего синтеза, непосредственно производящих изотопы коперниция. Данные, выделенные жирным шрифтом, представляют собой максимумы, полученные в результате измерений функции возбуждения. + представляет наблюдаемый канал выхода.
Снаряд | Цель | CN | 3n | 4n | 5н |
---|---|---|---|---|---|
48 Ca | 238 U | 286 Cn | 2,5 пб, 35,0 МэВ + | 0,6 пб | |
48 Ca | 233 U | 281 Cn | lt;0,6 пб, 34,9 МэВ |
В период с 2001 по 2004 год в Лаборатории ядерных реакций им. Флерова в Дубне было проведено несколько экспериментов по изучению характеристик деления составного ядра 286 Cn. Используемая ядерная реакция - 238 U + 48 Ca. Результаты показали, как ядра, подобные этому, делятся преимущественно за счет вытеснения ядер с закрытой оболочкой, таких как 132 Sn (Z = 50, N = 82). Было также обнаружено, что выход для пути синтеза-деления был одинаковым для снарядов с 48 Ca и 58 Fe, что указывает на возможное будущее использование снарядов с 58 Fe для образования сверхтяжелых элементов.
В приведенной ниже таблице приведены 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 |
---|---|---|---|---|---|---|
208 Пб | 70 Zn | 278 Cn | 1n ( 277 Cn) | 1,5 пб | DNS | |
208 Пб | 67 Zn | 275 Cn | 1n ( 274 Cn) | 2 пб | DNS | |
238 U | 48 Ca | 286 Cn | 4n ( 282 Cn) | 0,2 пб | DNS | |
235 U | 48 Ca | 283 Cn | 3n ( 280 Cn) | 50 фб | DNS | |
238 U | 44 Ca | 282 Cn | 4-5n ( 278 277 Cn) | 23 фб | DNS | |
244 Pu | 40 Ar | 284 Cn | 4n ( 280 Cn) | 0,1 пб; 9,84 фб | DNS | |
250 см | 36 ю.ш. | 286 Cn | 4n ( 282 Cn) | 5 пб; 0,24 пб | DNS | |
248 см | 36 ю.ш. | 284 Cn | 4n ( 280 Cn) | 35 фб | DNS | |
252 Кф | 30 Si | 282 Cn | 3n ( 279 Cn) | 10 пб | DNS |
|journal=
( помощь )|journal=
( помощь )