뢴트게늄 동위 원소

Isotopes of roentgenium
뢴트게늄의 주 동위 원소 (111Rg)
이소슈토페 썩다
멋쩍은 춤추다 반평생 (t1/2) 모드 프로이덕트
279RG 동음이의 0.1초 α 275MT
280RG 동음이의 4초 α 276MT
281RG[1][2] 동음이의 17초 SF(90%)
α (10%) 277MT
282RG[3] 동음이의 2분 α 278MT
283RG[4] 동음이의 5.1분? SF
286RG[5] 동음이의 10.7분? α 282MT

뢴트게늄(111Rg)은 합성 원소여서 표준 원자량을 줄 수 없다. 모든 합성 원소와 마찬가지로 안정적인 동위원소가 없다. 처음으로 합성된 동위원소는 1994년 Rg로, 이 동위원소는 유일하게 직접 합성된 동위원소다. 다른 모든 동위원소는 니혼늄, 모스코비움, 테네신, 그리고 아마도 코페르니슘, 플레로비움, 간모륨의 붕괴 제품이다. Rg에서 Rg까지 알려진 방사성 동위원소는 7개다. 최장수 동위원소는 반감기가 2.1분인 Rg이지만 확인되지 않은 Rg와 Rg는 각각 5.1분, 10.7분의 반감기가 더 길어질 수 있다.

동위 원소 목록

뉴클리드
 Z N 동위원소 질량 (Da)
[n 1][n 2] 		하프라이프
 썩다
모드
[n 3] 		딸
동위 원소
 스핀 앤 앤
동등성
[n 4]
272RG 111 161 272.15327(25)# 2.0(8)ms
[3.8(+14−8) ms] 		α 268MT 5+#, 6+#
274RG[n 5] 111 163 274.15525(19)# 6.4(+307−29) ms α 270MT
278RG[n 6] 111 167 278.16149(38)# 4.2(+75−17) ms α 274MT
279RG[n 7] 111 168 279.16272(51)# 0.17(+81-8)초 α 275MT
280RG[n 8] 111 169 280.16514(61)# 3.6(+43−13) s α (87%) 276MT
EC(13%)[6] 280Ds
281RG[n 9] 111 170 281.16636(89)# 17 (+6-3)초[2] SF(90%) (iii)
α (10%) 277MT[2]
282RG[n 10] 111 171 282.16912(72)# 2.1 (+1.4-0.6)분[7] α 278MT
283RG[n 11] 111 172 283.17054(79)# 5.1분? SF (iii)
286RG[n 12] 111 175 10.7분? α 282MT
표 머리글 및 바닥글:
  1. ^ ( ) – 불확실성(1σ)은 해당 마지막 자리 뒤에 괄호 안에 간결한 형태로 주어진다.
  2. ^ # – 원자 질량 표시 #: 순수하게 실험적인 데이터에서 도출된 값과 불확실성, 적어도 부분적으로는 질량 표면(TMS)의 경향에서 도출된 값과 불확실성.
  3. ^ 붕괴 모드:
    EC: 전자 포획
    SF: 자연분열
  4. ^ # – #로 표시된 값은 순수하게 실험 데이터에서 도출된 것이 아니라 최소한 부분적으로 인접 핵종(TNN)의 경향에서 도출된 것이다.
  5. ^ 직접 합성되지 않고, Nh의 붕괴 산물로 발생한다.
  6. ^ 직접 합성되지 않고, Nh의 붕괴 산물로 발생한다.
  7. ^ 직접 합성되지 않음, Mc의 붕괴 체인에서 발생
  8. ^ 직접 합성되지 않음, Mc의 붕괴 체인에서 발생
  9. ^ 직접 합성되지 않음, Ts의 붕괴 체인에서 발생
  10. ^ 직접 합성되지 않음, Ts의 붕괴 체인에서 발생
  11. ^ 직접 합성되지 않음, FL의 붕괴 체인에서 발생, 확인되지 않음
  12. ^ 직접 합성되지 않고, FL과 LV의 붕괴 체인에서 발생하며, 확인되지 않음

동위 원소 및 핵 특성

핵합성법

뢴트겐과 같은 초중량 원소는 입자 가속기에서 가벼운 원소를 폭격하여 핵융합 반응을 유도함으로써 생성된다. 뢴트게늄의 가장 가벼운 동위 원소인 뢴트게늄-272는 이러한 방식으로 직접 합성될 수 있는 반면, 모든 무거운 뢴트게늄 동위 원소는 원자 번호가 더 높은 원소의 붕괴 산물로만 관측되었다.[8]

관련 에너지에 따라 핵융합 반응은 "핫" 또는 "콜드"로 분류할 수 있다. 고온 핵융합 반응에서 매우 가볍고 높은 에너지의 발사체가 매우 무거운 표적(액티니드)을 향해 가속되어 높은 흥분 에너지(약 40–50 MeV)에서 복합핵이 발생하며, 이는 핵분열이나 여러 개의 (3~5) 중성자를 증발시킬 수 있다.[9] 냉간 핵융합 반응에서 생성된 핵융합은 상대적으로 낮은 흥분 에너지(약 10–20 MeV)를 가지고 있어 이러한 생성물이 핵분열 반응을 겪을 확률을 감소시킨다. 융합핵이 지상으로 냉각되면서 중성자 1~2개만 배출하면 중성자가 풍부한 제품을 더 많이 생산할 수 있다.[8] 후자는 핵융합을 상온 조건에서 달성한다고 주장한 곳과는 다른 개념이다(냉간융합을 참조).[10]

아래 표에는 Z=111과 복합핵을 형성하는 데 사용될 수 있는 표적과 발사체의 다양한 조합이 수록되어 있다.

대상 발사체 씨엔 시도결과
205Tl 70Zn 275RG 현재까지 실패
208PB 65CU 273RG 성공반응
209비 64니 273RG 성공반응
231파 48CA 279RG 아직 반응을 시도하지 않음
238U 41K 279RG 아직 반응을 시도하지 않음
244PU 37CL 281RG 아직 반응을 시도하지 않음
248CM 31P 279RG 아직 반응을 시도하지 않음
250CM 31P 281RG 아직 반응을 시도하지 않음

콜드 퓨전

1994년 GSI팀이 뢴트겐늄의 첫 합성에 성공하기 전, 러시아 두브나에 있는 원자력 공동연구소의 연구팀도 1986년 비스무트-209에 니켈-64를 퍼부어 뢴트겐을 합성하려 했다. 뢴트겐 원자는 확인되지 않았다. GSI 팀은 설비를 업그레이드한 후, 발견 실험에서 3개의 Rg 원자를 성공적으로 검출했다.[11] 2002년에 추가로 3개의 원자가 합성되었다.[12] 뢴트게늄 발견은 2003년 RIKEN 연구팀이 RG 14개 원자의 해독제를 측정하면서 확인됐다.[13]

로렌스 버클리 국립 연구소(LBNL)의 미국 팀에서도 동일한 뢴트겐 동위원소가 다음과 같은 반응으로 관찰되었다.

208
82Pb
 + 65
29Cu
 → 272
111Rg
 +
n

이 반응은 냉간 핵융합 반응에서 원자 번호가 홀수인 발사체에 대한 연구의 일환으로 수행되었다.[14]

Tl(70Zn,n)274Rg 반응은 2004년 RIKEN 팀에 의해 시도되었고, 2010년에 모체 Nh의 발견을 확보하기 위해 반복되었다.[15]

205
81Tl
 + 70
30Zn
 → 274
111Rg
 +
n

탈륨 표적의 약점 때문에, 그들은 Rg의 원자를 검출할 수 없었다.[15]

붕괴제품으로

붕괴로 관측된 뢴트겐 동위원소 목록
증발잔류물 관찰된 뢴트겐 동위원소
294Lv, Fl, Nh? 286RG?[5]
287Fl, Nh? 283RG?[4]
294Ts, 290Mc, 286Nh 282RG[16]
293Ts, 289Mc, 285Nh 281RG[16]
288맥, nh 280RG[17]
287맥, nh 279RG[17]
282NH 278RG[17]
278NH 274RG[18]

뢴트게늄-272를 제외한 모든 뢴트게늄 동위원소는 니혼늄과 같이 원자 번호가 높은 원소의 붕괴 사슬에서만 검출되었다. 니혼륨은 현재 7개의 알려진 동위원소를 가지고 있다; 그들 모두는 뢴트겐 핵이 되기 위해 알파 데케이를 거치며, 질량 수치는 274에서 286 사이이다. 모스코비움과 테네신, 그리고 (확인되지 않은) 플레로비움과 간모륨의 붕괴 산물 그 자체일 수 있다. 현재까지 뢴트게늄으로 부패하는 다른 원소는 알려져 있지 않다.[19] 예를 들어, 2010년 1월, 두브나 팀(JINR)은 알파 붕괴 순서를 통해 뢴트겐 281을 테네신 붕괴의 최종 제품으로 식별했다.[16]

293
117Ts
 → 289
115Mc
 + 4
2He
289
115Mc
 → 285
113Nh
 + 4
2He
285
113Nh
 → 281
111Rg
 + 4
2He

핵 이성질체론

274RG

Rg의 두 원자는 Nh의 붕괴 사슬에서 관찰되었다. 그것들은 다른 에너지를 가진 알파 입자를 방출하면서 알파 방출에 의해 부패하고 수명은 다르다. 게다가 두 개의 붕괴 사슬 전체가 다른 것으로 보인다. 이는 두 개의 핵 이소머가 존재함을 시사하지만 추가적인 연구가 필요하다.[18]

272RG

에너지 11.37, 11.03, 10.82, 10.40MeV의 Rg에서 방출되는 알파 입자 4개가 검출됐다. GSI는 Rg의 반감기를 1.6ms로 측정했고 RIKEN의 최근 데이터는 3.8ms의 반감기를 나타냈다. 상충되는 데이터는 핵 이소머 때문일 수 있지만 현재의 데이터는 어떤 확고한 임무에 도달하기에는 불충분하다.[11][13]

동위원소의 화학적 산출량

콜드 퓨전

아래 표는 뢴트겐 동위원소를 직접 생성하는 냉간융합 반응을 위한 단면 및 흥분 에너지를 제공한다. 굵은 글씨로 된 데이터는 흥분 함수 측정에서 도출된 최대치를 나타낸다. +는 관측된 출구 채널을 나타낸다.

발사체 대상 씨엔 1n 2n 3n
64니 209비 273RG 3.5PB, 12.5MeV
65CU 208PB 273RG 1.7PB, 13.2MeV

이론적 계산

증발 잔류물 단면

아래 표에는 다양한 중성자 증발 채널에서 단면 수율에 대한 추정치가 계산에 제공된 다양한 표적-실사 조합이 수록되어 있다. 기대수익률이 가장 높은 채널이 주어진다.

DNS = di-nuclear 시스템, ; = 단면

대상 발사체 씨엔 채널(제품) σmax 모델 참조
238U 41K 279RG 4n(275Rg) 0.21PB DNS [20]
244PU 37CL 281RG 4n(277Rg) 0.33pb DNS [20]
248CM 31P 279RG 4n(277Rg) 1.85PB DNS [20]
250CM 31P 281RG 4n(277Rg) 0.41PB DNS [20]

참조

  1. ^ Oganessian, Yuri Ts.; Abdullin, F. Sh.; Alexander, C.; et al. (2013-05-30). "Experimental studies of the 249Bk + 48Ca reaction including decay properties and excitation function for isotopes of element 117, and discovery of the new isotope 277Mt". Physical Review C. American Physical Society. 87 (054621). Bibcode:2013PhRvC..87e4621O. doi:10.1103/PhysRevC.87.054621.
  2. ^ a b c Oganessian, Yu. Ts.; et al. (2013). "Experimental studies of the 249Bk + 48Ca reaction including decay properties and excitation function for isotopes of element 117, and discovery of the new isotope 277Mt". Physical Review C. 87 (5): 054621. Bibcode:2013PhRvC..87e4621O. doi:10.1103/PhysRevC.87.054621.
  3. ^ Khuyagbaatar, J.; Yakushev, A.; Düllmann, Ch. E.; et al. (2014). "48Ca+249Bk Fusion Reaction Leading to Element Z=117: Long-Lived α-Decaying 270Db and Discovery of 266Lr". Physical Review Letters. 112 (17): 172501. Bibcode:2014PhRvL.112q2501K. doi:10.1103/PhysRevLett.112.172501. PMID 24836239.
  4. ^ a b Hofmann, S.; Heinz, S.; Mann, R.; Maurer, J.; Münzenberg, G.; Antalic, S.; Barth, W.; Burkhard, H. G.; Dahl, L.; Eberhardt, K.; Grzywacz, R.; Hamilton, J. H.; Henderson, R. A.; Kenneally, J. M.; Kindler, B.; Kojouharov, I.; Lang, R.; Lommel, B.; Miernik, K.; Miller, D.; Moody, K. J.; Morita, K.; Nishio, K.; Popeko, A. G.; Roberto, J. B.; Runke, J.; Rykaczewski, K. P.; Saro, S.; Schneidenberger, C.; Schött, H. J.; Shaughnessy, D. A.; Stoyer, M. A.; Thörle-Pospiech, P.; Tinschert, K.; Trautmann, N.; Uusitalo, J.; Yeremin, A. V. (2016). "Remarks on the Fission Barriers of SHN and Search for Element 120". In Peninozhkevich, Yu. E.; Sobolev, Yu. G. (eds.). Exotic Nuclei: EXON-2016 Proceedings of the International Symposium on Exotic Nuclei. Exotic Nuclei. pp. 155–164. ISBN 9789813226555.
  5. ^ a b Hofmann, S.; Heinz, S.; Mann, R.; Maurer, J.; Münzenberg, G.; Antalic, S.; Barth, W.; Burkhard, H. G.; Dahl, L.; Eberhardt, K.; Grzywacz, R.; Hamilton, J. H.; Henderson, R. A.; Kenneally, J. M.; Kindler, B.; Kojouharov, I.; Lang, R.; Lommel, B.; Miernik, K.; Miller, D.; Moody, K. J.; Morita, K.; Nishio, K.; Popeko, A. G.; Roberto, J. B.; Runke, J.; Rykaczewski, K. P.; Saro, S.; Scheidenberger, C.; Schött, H. J.; Shaughnessy, D. A.; Stoyer, M. A.; Thörle-Popiesch, P.; Tinschert, K.; Trautmann, N.; Uusitalo, J.; Yeremin, A. V. (2016). "Review of even element super-heavy nuclei and search for element 120". The European Physics Journal A. 2016 (52). Bibcode:2016EPJA...52..180H. doi:10.1140/epja/i2016-16180-4.
  6. ^ Forsberg, U.; Rudolph, D.; Andersson, L.-L.; Di Nitto, A.; Düllmann, Ch.E.; Fahlander, C.; Gates, J.M.; Golubev, P.; Gregorich, K.E.; Gross, C.J.; Herzberg, R.-D.; Heßberger, F.P.; Khuyagbaatar, J.; Kratz, J.V.; Rykaczewski, K.; Sarmiento, L.G.; Schädel, M.; Yakushev, A.; Åberg, S.; Ackermann, D.; Block, M.; Brand, H.; Carlsson, B.G.; Cox, D.; Derkx, X.; Dobaczewski, J.; Eberhardt, K.; Even, J.; Gerl, J.; et al. (2016). "Recoil-α-fission and recoil-α–α-fission events observed in the reaction 48Ca + 243Am". Nuclear Physics A. 953: 117–138. arXiv:1502.03030. Bibcode:2016NuPhA.953..117F. doi:10.1016/j.nuclphysa.2016.04.025.
  7. ^ Khuyagbaatar, J.; Yakushev, A.; Düllmann, Ch. E.; et al. (2014). "48Ca+249Bk Fusion Reaction Leading to Element Z=117: Long-Lived α-Decaying 270Db and Discovery of 266Lr". Physical Review Letters. 112 (17): 172501. Bibcode:2014PhRvL.112q2501K. doi:10.1103/PhysRevLett.112.172501. hdl:1885/148814. PMID 24836239.
  8. ^ a b Armbruster, Peter & Munzenberg, Gottfried (1989). "Creating superheavy elements". Scientific American. 34: 36–42.
  9. ^ Barber, Robert C.; Gäggeler, Heinz W.; Karol, Paul J.; Nakahara, Hiromichi; Vardaci, Emanuele; Vogt, Erich (2009). "Discovery of the element with atomic number 112 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 81 (7): 1331. doi:10.1351/PAC-REP-08-03-05.
  10. ^ Fleischmann, Martin; Pons, Stanley (1989). "Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium". Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 261 (2): 301–308. doi:10.1016/0022-0728(89)80006-3.
  11. ^ a b Hofmann, S.; Ninov, V.; Heßberger, F. P.; Armbruster, P.; Folger, H.; Münzenberg, G.; Schött, H. J.; Popeko, A. G.; et al. (1995). "The new element 111". Zeitschrift für Physik A. 350 (4): 281–282. Bibcode:1995ZPhyA.350..281H. doi:10.1007/BF01291182.
  12. ^ Hofmann, S.; Heßberger, F. P.; Ackermann, D.; Münzenberg, G.; Antalic, S.; Cagarda, P.; Kindler, B.; Kojouharova, J.; et al. (2002). "New results on elements 111 and 112". The European Physical Journal A. 14 (2): 147–157. Bibcode:2002EPJA...14..147H. doi:10.1140/epja/i2001-10119-x.
  13. ^ a b Morita, K.; Morimoto, K. K.; Kaji, D.; Goto, S.; Haba, H.; Ideguchi, E.; Kanungo, R.; Katori, K.; Koura, H.; Kudo, H.; Ohnishi, T.; Ozawa, A.; Peter, J. C.; Suda, T.; Sueki, K.; Tanihata, I.; Tokanai, F.; Xu, H.; Yeremin, A. V.; Yoneda, A.; Yoshida, A.; Zhao, Y.-L.; Zheng, T. (2004). "Status of heavy element research using GARIS at RIKEN". Nuclear Physics A. 734: 101–108. Bibcode:2004NuPhA.734..101M. doi:10.1016/j.nuclphysa.2004.01.019.
  14. ^ Folden, C. M.; Gregorich, K.; Düllmann, Ch.; Mahmud, H.; Pang, G.; Schwantes, J.; Sudowe, R.; Zielinski, P.; et al. (2004). "Development of an Odd-Z-Projectile Reaction for Heavy Element Synthesis: 208Pb(64Ni,n)271Ds and 208Pb(65Cu,n)272111". Physical Review Letters. 93 (21): 212702. Bibcode:2004PhRvL..93u2702F. doi:10.1103/PhysRevLett.93.212702. PMID 15601003.
  15. ^ a b Morimoto, Kouji (2016). "The discovery of element 113 at RIKEN" (PDF). www.physics.adelaide.edu.au. 26th International Nuclear Physics Conference. Retrieved 14 May 2017.
  16. ^ a b c Oganessian, Yuri Ts.; Abdullin, F. Sh.; Bailey, P. D.; et al. (2010-04-09). "Synthesis of a New Element with Atomic Number Z=117". Physical Review Letters. 104 (142502): 142502. Bibcode:2010PhRvL.104n2502O. doi:10.1103/PhysRevLett.104.142502. PMID 20481935.
  17. ^ a b c Oganessian, Yu. Ts.; Penionzhkevich, Yu. E.; Cherepanov, E. A. (2007). "Heaviest Nuclei Produced in 48Ca-induced Reactions (Synthesis and Decay Properties)". AIP Conference Proceedings. Vol. 912. pp. 235–246. doi:10.1063/1.2746600.
  18. ^ a b Morita, Kosuke; Morimoto, Kouji; Kaji, Daiya; Akiyama, Takahiro; Goto, Sin-ichi; Haba, Hiromitsu; Ideguchi, Eiji; Kanungo, Rituparna; Katori, Kenji; Koura, Hiroyuki; Kudo, Hisaaki; Ohnishi, Tetsuya; Ozawa, Akira; Suda, Toshimi; Sueki, Keisuke; Xu, HuShan; Yamaguchi, Takayuki; Yoneda, Akira; Yoshida, Atsushi; Zhao, YuLiang (2004). "Experiment on the Synthesis of Element 113 in the Reaction 209Bi(70Zn,n)278113". Journal of the Physical Society of Japan. 73 (10): 2593–2596. Bibcode:2004JPSJ...73.2593M. doi:10.1143/JPSJ.73.2593.
  19. ^ Sonzogni, Alejandro. "Interactive Chart of Nuclides". National Nuclear Data Center: Brookhaven National Laboratory. Retrieved 2008-06-06.
  20. ^ a b c d Feng, Z.; Jin, G.; Li, J. (2009). "Production of new superheavy Z=108-114 nuclei with 238U, 244Pu and 248,250Cm targets". Physical Review C. 80 (5): 057601. arXiv:0912.4069. doi:10.1103/PhysRevC.80.057601.