Флеровиум (114Fl) — вештачки елемент, и затоа не може да се даде стандардна атомска тежина. Како и сите вештачки елементи, нема стабилни изотопи. Првиот изотоп кој бил синтетизиран бил 289 Fl во 1999 година (или можеби 1998 година). Флеровиумот има шест познати изотопи, заедно со непотврдениот 290Fl, и веројатно два јадрени изомери. Најдолговечниот изотоп е 289Fl со полураспад од 1,9 секунди, но 290Fl може да има подолг полураспад од 19 секунди.
↑( ) – Неизвесноста (1σ) е дадена во концизен облик во загради по соодветните последни цифри.
↑# – Атомска маса означена со #: вредноста и неизвесноста не се само изведени само од опитни податоци, туку барем делумно од трендови од масената површина (TMS).
Овој дел се занимава со синтезата на јадрата на флеровиум со таканаречените „ладни“ реакции на соединување.Ова се процеси кои создаваат сложени јадра при мала енергија на возбудување (~ 10-20 MeV, оттука и „ладно“), што доведува до поголема веројатност за преживување од цепење.Возбуденото јадро потоа се распаѓа до основната состојба преку емисија единствено на еден или два неутрони.
208 Pb(76Ge, x n) 284− xFl
Првиот обид за синтеза на флеровиум во реакции на ладно соединување бил изведен во Големиот национален акцелератор за тешки јони (ГНАТЈ), Франција во 2003 година. Не биле откриени атоми, обезбедувајќи граница на принос од 1,2 стр. Тимот на RIKEN посочил дека планира да ја проучи оваа реакција.
Топло соединување
Овој дел се занимава со синтезата на јадрата на флеровиум со таканаречените „топли“ реакции на соединување.Ова се процеси кои создаваат сложени јадра при висока енергија на возбудување (~ 40-50 MeV, оттука и „топло“), што доведува до намалена веројатност за преживување од цепење.Возбуденото јадро потоа се распаѓа до основната состојба преку емисија на 3-5 неутрони.Реакциите на соединување кои користат 48Ca обично произведуваат сложени јадра со средно возбудливи енергии (~ 30-35 MeV) и понекогаш се нарекуваат „топли“ реакции на соединување.Ова води, делумно, до релативно високи приноси од овие реакции.
248Cm( 40Ar, x n) 288- xFl
Еден од првите обиди за синтеза на супертешки елементи бил изведен од Алберт Гиорсо и неговите соработници и Стен Томпсон и неговите соработници во 1968 година во Националната лабораторија Лоренс Беркли користејќи ја оваа реакција. Не биле идентификувани настани што се припишуваат на супертешки јадра; ова се очекувало бидејќи сложеното јадро 288Fl (со N=174) паѓа десет неутрони помалку од затворената обвивка предвидена на N =184. [14] Овој прв неуспешен обид за синтеза обезбедил рани индикации за попречниот пресек и границите на полураспад за супертешки јадра што може да се произведат во реакции на топло соединување.
244Pu( 48 Ca, x n) 292− xFl ( x =2?,3,4,5)
Првите експерименти за синтеза на флеровиум биле изведени од тимот во Дубна во ноември 1998 година. Тие биле во можност да откријат единствен, долг ланец на распаѓање, доделен на 289 Fl. [15] Реакцијата била повторена во 1999 година и биле откриени уште два атоми на флеровум. Производите биле доделени на 288 Fl. [16] Тимот дополнително ја проучувал реакцијата во 2002 година. За време на мерењето на функциите на побудување на испарувањето на неутроните 3n, 4n и 5n, тие биле во можност да откријат три атоми од 289 Fl, дванаесет атоми од новиот изотоп 288 Fl и еден атом од новиот изотоп 287 Fl. Врз основа на овие резултати, првиот атом кој бил откриен бил привремено преназначен на 290 Fl или 289mFl, додека двата последователни атоми биле преназначени на 289 Fl и затоа припаѓаат на неофицијалниот експеримент за откривање. [17] Во обид да се проучи хемијата на копернициум како изотоп 285 Cn, оваа реакција била повторена во април 2007 година. Изненадувачки, Институтот Пол Шерер и Флеровата Лабораторија за јадрени реакции директно откриле два атоми од 288 Fl формирајќи ја основата за првите хемиски иследувања на флеровиум.
Во јуни 2008 година, експериментот бил повторен со цел дополнително да се процени хемијата на елементот со помош на 289 Fl изотоп. Бил откриен еден атом кој изгледа дека ги потврдува својствата на елементот слични на благороден гас.
Во текот на мај-јули 2009 година, тимот на Центарот за истражување на тешки јони (ЦИТЈ) ја проучувал оваа реакција за прв пат, како прв чекор кон синтезата на тенесин. Тимот успеал да ги потврди податоците за синтезата и распаѓањето за 288 Fl и 289 Fl, произведувајќи девет атоми од првиот изотоп и четири атоми од вториот. [18][19]
242Pu(48 Ca, x n) 290− x Fl (x =2,3,4,5)
Тимот во Дубна за прв пат ја проучувал оваа реакција во март-април 1999 година и открил два атоми на флеровиум, доделени на 287Fl. [20] Реакцијата била повторена во септември 2003 година со цел да се обидат да се потврдат податоците за распаѓање за 287Fl и 283Cn бидејќи биле собрани спротивставени податоци за 283Cn (види копернициум). Руските научници биле во можност да ги измерат податоците за распаѓање за 288Fl, 287Fl и новиот изотоп 286Fl од мерењето на функциите на возбудување 2n, 3n и 4n. [21]
Во април 2006 година, соработката на Институтот Пол Шерер (ИПШ) и Флеровата Лабораторија за јадрени реакции (ФЛЈР) ја искористиле реакцијата за да ги одреди првите хемиски својства на копернициум со производство на 283Cn како производ за надминување. Во еден потврден експеримент во април 2007 година, тимот можел директно да открие 287Fl и затоа измери некои првични податоци за атомските хемиски својства на флеровиумот.
Тимот од Беркли, користејќи го Берклиевиот сепаратор со гас ги продолжил своите иследувања користејќи новостекнати 242 Pu цели со обид за синтеза на флеровиум во јануари 2009 година користејќи ја горната реакција. Во септември 2009 година, тие објавиле дека успеале да откријат два атоми флеровиум, како 287 Fl и 286 Fl, потврдувајќи ги својствата на распаѓање пријавени на Флеровата Лабораторија за јадрени реакции (ФЛЈР), иако измерените пресеци биле малку пониски; сепак статистиката била со послаб квалитет. [22]
Во април 2009 година, соработката на ИПШ и ФЛЈР на Заедничкиот институт за јадрени истражувања (ЗИЈИИ) спровел уште една студија за хемијата на флеровумот користејќи ја оваа реакција. Откриен е еден атом од 283Cn.
Во декември 2010 година, тимот на Националната лабораторија Лоренс Беркли (НЛЛБ) објавил синтеза на еден атом на новиот изотоп 285Fl со последователно набљудување на 5 нови изотопи на ќерки елементи.
239.240Pu (48 Ca, x n) 287.288− x Fl (x =3 за 239 Pu; x =3, 4 за 240 Pu)
Флеровата Лабораторија за јадрени реакции (ФЛЈР) имала планови за проучување на лесните изотопи на флеровиум, формирани во реакцијата помеѓу 239Pu или 240Pu и 48Ca: особено, распадните производи од 283Fl и 284Fl се очекувало да го пополнат јазот помеѓу изотопите на полесните супертешки елементи формирани од ладно соединување Bi209 и целта Pb208 со ладно соединување и топло од 48Ca. Овие реакции биле проучувани во 2015 година. Еден нов изотоп бил пронајден и во реакциите 240Pu(48Ca,4n) и 239Pu(48Ca,3n), брзо спонтано расцепен 284Fl, давајќи јасна демаркација на слабиот со неутрони раб на островот на стабилност. Биле произведени и три атоми од 285Fl. [23] Тимот на Дубна ја повторил својата истрага за реакцијата на 240Pu+ 48Ca во 2017 година, набљудувајќи три нови конзистентни ланци на распаѓање од 285Fl, дополнителен ланец на распаѓање од овој нуклид кој може да помине низ некои изомерни состојби кај неговите ќерки, ланец што може да се додели на 287Fl од 24Pu на стеблото (најверојатно во 24 таргет). спонтани настани на фисија, од кои некои би можеле да бидат од 284Fl, иако се можни и други толкувања, вклучувајќи странични реакции кои вклучуваат испарување на наелектризираните честички. [24]
Распаден производ
Повеќето изотопи на флеровиум се забележани и во распадните ланци на ливермориумот и оганесонот.
Во тврдената синтеза на 293Og во 1999 година, изотопот 285Fl бил идентификуван преку алфа-распад до 11.35 MeV со полураспад од 0,58 ms. Побарувањето било повлечено во 2001 година. Овој изотоп конечно бил создаден во 2010 година и неговите својства на распаѓање го поддржале создавањето на претходно објавените податоци за распаѓање.
Хронологија на откривање на изотопи
Изотоп
Година на откривање
Реакција на откривање
284 Fl
2015 година
239 Pu (48 Ca,3n) 240 Pu (48 Ca,4n)
285 Fl
2010 година
242 Pu (48 Ca,5n)
286 Fl
2002 година
249 Cf( 48 Ca,3n)
287 Fl
2002 година
244 Pu ( 48 Ca,5n)
288 Fl
2002 година
244 Pu ( 48 Ca,4n)
289 Fl
1999 година
244 Pu ( 48 Ca,3n)
290 Fl ?
1998 година
244 Pu ( 48 Ca,2n)
Цепење на сложени јадра со атомски број 114
Извршени се неколку експерименти помеѓу 2000 и 2004 година во Флеровата Лабораторија за јадрени реакции (ФЛЈР) во Дубна, проучувајќи ги карактеристиките на цепење на сложеното јадро 292Fl. Користената јадрена реакција е 244Pu+48Ca. Резултатите откриле како јадрата како оваа цепење претежно со исфрлање на јадра од затворена обвивка како 132Sn (Z = 50, N = 82). Исто така, било откриено дека приносот за патеката на соединување-цепење е сличен помеѓу проектилите од 48Ca и 58Fe, што укажува на можна идна употреба на проектили од 58Fe во формирањето на супертешки елементи.
Јадрен изомеризам
289Fl
Во првата наводна синтеза на флеровиум, изотоп доделен како 289Fl се распаѓа со емитување 9,71 MeV алфа честичка со животен век од 30 секунди. Оваа активност не била забележана во повторувањата на директната синтеза на овој изотоп. Меѓутоа, во еден случај од синтезата на 293Lv, бил измерен распаден ланец почнувајќи со емисија на 9,63 MeV алфа честичка со животен век од 2,7 минути. Сите последователни распаѓања биле многу слични на оние забележани од 289Fl, претпоставувајќи дека родителското распаѓање е пропуштено. Ова силно сугерира дека активноста треба да се додели на изомерно ниво. Отсуството на активност во неодамнешните експерименти покажува дека приносот на изомерот е ~ 20% во споредба со претпоставената основна состојба и дека набљудувањето во првиот експеримент бил среќен (или не како што покажува историјата на случајот). Потребни се дополнителни истражувања за да се решат овие прашања.
Можно е овие распаѓања да се должат на 290Fl, бидејќи енергиите на зракот во овие рани експерименти биле поставени на прилично ниско ниво, доволно ниско за да се направи 2n веродостоен. Оваа задача бара постулација на неоткриено електронско заробување до 290Nh, бидејќи инаку би било тешко да се објасни долгиот полураспад на ќерките од 290Fl до спонтано цепење, ако сите тие се рамномерни. Ова би сугерирало дека некогашните изомерни 289mFl, 285mCn, 281mDs и 277mHs се всушност 290Nh (електронскиот зафат од 290Fl е пропуштен, бидејќи тековните детектори не се чувствителни на овој режим на распаѓање), 2286Rg, 278Bh, создавајќи некои од најбогатите со неутрони супертешки изотопи познати до денес: ова добро се вклопува со систематскиот тренд на зголемување на полураспадот бидејќи неутроните се додаваат на супертешките јадра кон линијата на бета-стабилност, до која овој ланец би завршил многу блиску. Потоа, родителот на ливермориум може да биде доделен на 294Lv, што ќе има највисок неутронски број (178) од сите познати јадра, но на сите овие доделувања им е потребна дополнителна потврда преку експерименти насочени кон достигнување на 2n канал во реакциите 244Pu+48Ca и 248Cm+48Ca.
287Fl
На начин сличен на оние за 289Fl, првите експерименти со цел од 242Pu идентификувале изотоп 287Fl кој се распаѓа со емисија од 10,29 MeV алфа честичка со животен век од 5,5 секунди. Ќерката спонтано се расцепила во согласност со претходната синтеза на 283Cn. Оттогаш и двете овие активности не биле забележани (погледникопернициум). Сепак, корелацијата сугерира дека резултатите не се случајни и се можни поради формирањето на изомери чиј принос очигледно зависи од методите на производство. Потребни се дополнителни истражувања за да се откријат овие несогласувања. Исто така, можно е оваа активност да се должи на електронскиот зафат на остаток од 287Fl и всушност произлегува од 287Nh и неговата ќерка 283Rg.
Резиме на забележани алфа-распаѓачки ланци од супертешки елементи со Z = 114, 116, 118 или 120 од 2016 година. Доделувањата за точки нуклиди (вклучувајќи ги раните ланци од Дубна 5 и 8 кои содржат 287 Nh и 290 Nh како алтернативни објаснувања наместо изомеризам во 287m Fl и 289m Fl) се пробни. (Друга анализа сугерира дека ланецот 3, почнувајќи од елементот 120, не е вистински распаден ланец, туку случаен редослед на настани.) [26]
Приноси на изотопи
Табелите подолу даваат пресеци и енергии на побудување за реакции на соединување кои директно произведуваат изотопи на флеровум. Податоците со задебелени букви претставуваат максимални изведени од мерењата на функцијата на возбудување. + претставува набљудуван излезен канал.
Ладно соединување
Проектил
Цел
CN
1n
2n
3n
76Ge
208 Pb
284 Fl
<1.2 Pb
Топло соединување
Проектил
Цел
CN
2n
3n
4n
5n
48 Ca
242 Pu
290 Fl
0,5 pb, 32,5 MeV
3.6 pb, 40,0 MeV
4.5 pb, 40,0 MeV
<1.4 pb, 45,0 MeV
48 Ca
244 Pu
292 Fl
1.7 pb, 40,0 MeV
5.3 pb, 40,0 MeV
1.1 pb, 52,0 MeV
Теоретски пресметки
Пресеци на остатоци од испарување
Табелата подолу содржи различни комбинации на цели-проектил за кои пресметките обезбедиле проценки за приносите од различни канали за испарување на неутрони. Даден е каналот со највисок очекуван принос.
MD = повеќедимензионален; DNS = Динуклеарен систем; σ = пресек
Теоретската проценка на алфа-распадот на изотопите на флеровиумот ги поддржува експерименталните податоци. [31][32] Се предвидува дека изотопот 298Fl преживеал со цепење ќе има алфа полураспад околу 17 дена. [33][34]
Во потрага по островот на стабилноста: 298Fl
Според макроскопско-микроскопската (ММ) теорија, Z = 114 може да биде следниот сферичен волшебен број. [35][36] Во регионот на Z = 114, ММ теоријата укажува дека N = 184 е следниот сферичен неутронски волшебен број и го поставува јадрото 298Fl како силен кандидат за следното сферично двојно волшебно јадро, по 208Pb (Z = 82, N = 126). 298 Fl се смета дека е во средината на хипотетичкиот „остров на стабилноста“ кој содржи подолговечни супертешки јадра. Меѓутоа, други пресметки кои користат теорија на релативистичко средно поле предлагаат Z = 120, 122 и 126 како алтернативни протонски волшебни броеви, во зависност од избраниот сет на параметри, а некои целосно го испуштаат Z = 114 или N = 184. Исто така, можно е наместо врв на специфична протонска обвивка, да постои плато на ефекти од протонска обвивка од Z. = 114–126.
Островот на стабилноста во близина на 298Fl се предвидува да ја подобри стабилноста за неговите составни јадра, особено против спонтаното соединување како последица на поголемите висини на бариерата за соединување во близина на затворањето на обвивката. Поради очекуваните високи бариери за соединување, секое јадро во овој остров на стабилност исклучиво ќе се распаѓа со алфа-емисија, и како такво, јадрото со најдолг полураспад може да биде 298Fl; предвидувањата за полураспад на ова јадро се движат од минути до милијарди години. [37] Меѓутоа, можеби е можно најдолговечниот нуклид да не е 298Fl, туку 297Fl (со N = 183), при што неспарениот неутрон на вториот нуклид дава дополнителна стабилност. [38] Други пресметки сугерираат дека стабилноста наместо тоа достигнува максимум во бета-стабилните изотопи на дармштатиум или копернициум во близина на N = 184 (со полураспад од неколку стотици години), со флеровиум на горната граница на регионот на стабилност. [39]
Доказ за Z=114
Додека доказите за затворени неутронски обвивки може да се сметаат директно од систематската варијација на вредностите на Q α за премини од основната состојба во основната состојба, доказите за затворените протонски обвивки доаѓаат од (делумно) спонтаниот полураспад на цепење. Таквите податоци понекогаш може да биде тешко да се извлечат поради ниските стапки на производство и слабото разгранување на спонтаното цепење. Во случајот Z = 114, доказите за ефектот на оваа предложена затворена обвивка доаѓаат од споредбата помеѓу паровите на јадрата 282Cn (TSF 1/2 = 0,8 ms) и 286Fl (TSF 1/2 = 130 ms), и 284Cn (TSF = 97 ms) и 288Fl (TSF > 800 ms). Дополнителни докази би дошле од мерењето на делумниот полураспад на спонтано цепење на јадрата со Z > 114, како што се 290Lv и 292Og (и N = 174 изотони). Екстракцијата на Z = 114 ефектите се комплицираат со присуството на доминантна N = 184 ефект во овој регион.
Тешкотија на синтеза на 298Fl
Директната синтеза на јадрото 298Fl преку патека на соединување-испарување е невозможна со денешната технологија, бидејќи не може да се користи комбинација од достапни проектили и цели за да се населат јадра со доволно неутрони за да бидат во рамките на островот на стабилноста, а радиоактивните зраци (како 44S) не можат да се произведат со доволен интензитет за да се направат експериментални.
Се претпоставува дека таков изотоп богат со неутрони може да се формира со квази-соединување (делумно соединување проследено со цепење) на масивно јадро. Таквите јадра имаат тенденција да се формираат преку цепење на изотопи блиску до затворените обвивки Z = 20/ N = 20 (40Ca), Z = 50/ N = 82 (132Sn) или Z = 82/ N = 126 (208 Pb/ 209Bi). Реакциите за пренос на повеќе нуклеони при судири на јадра на актиноид (како што се ураниум и кириум) може да се користат за синтеза на супертешките јадра богати со неутрони кои се наоѓаат на островот на стабилноста, особено доколку има силни ефекти на обвивката во регионот на Z. = 114. [40] Ако ова е навистина возможно, една таква реакција може да биде: [41]
238 92U + 238 92U → 298 114Fl + 178 70Yb
Наводи
↑ 1,01,11,21,31,4
Haire, R. G. (2006). „Transactinides and the future elements“. Во Morss, L. R.; Edelstein, N. M.; Fuger, J. (уред.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd. изд.). Springer. ISBN978-1-4020-3555-5.
↑Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). „The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*“. Chinese Physics C. 45 (3): 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
↑Yeremin, A. V.; Oganessian, Yu. Ts.; Popeko, A. G.; Bogomolov, S. L.; Buklanov, G. V.; Chelnokov, M. L.; Chepigin, V. I.; Gikal, B. N.; Gorshkov, V. A. (1999). „Synthesis of nuclei of the superheavy element 114 in reactions induced by 48Ca“. Nature. 400 (6741): 242–245. Bibcode:1999Natur.400..242O. doi:10.1038/22281.CS1-одржување: display-автори (link)
↑Utyonkov, V. K.; Brewer, N. T.; Oganessian, Yu. Ts.; Rykaczewski, K. P.; Abdullin, F. Sh.; Dmitriev, S. N.; Grzywacz, R. K.; Itkis, M. G.; Miernik, K. (15 September 2015). „Experiments on the synthesis of superheavy nuclei 284Fl and 285Fl in the 239,240Pu + 48Ca reactions“. Physical Review C. 92 (3): 034609. Bibcode:2015PhRvC..92c4609U. doi:10.1103/PhysRevC.92.034609.
↑Utyonkov, V. K.; Brewer, N. T.; Oganessian, Yu. Ts.; Rykaczewski, K. P.; Abdullin, F. Sh.; Dimitriev, S. N.; Grzywacz, R. K.; Itkis, M. G.; Miernik, K. (30 January 2018). „Neutron-deficient superheavy nuclei obtained in the 240Pu+48Ca reaction“. Physical Review C. 97 (14320): 014320. Bibcode:2018PhRvC..97a4320U. doi:10.1103/PhysRevC.97.014320.
↑„В ЛЯР ОИЯИ впервые в мире синтезирован ливерморий-288“ [Livermorium-288 was synthesized for the first time in the world at FLNR JINR] (руски). Joint Institute for Nuclear Research. 23 October 2023. Посетено на 18 November 2023.
↑Heßberger, F. P.; Ackermann, D. (2017). „Some critical remarks on a sequence of events interpreted to possibly originate from a decay chain of an element 120 isotope“. The European Physical Journal A. 53 (123): 123. Bibcode:2017EPJA...53..123H. doi:10.1140/epja/i2017-12307-5.
↑Lodhi, M.A.K., уред. (March 1978). Superheavy Elements: Proceedings of the International Symposium on Superheavy Elements. Lubbock, Texas: Pergamon Press. ISBN978-0-08-022946-1.
