미트네륨 동위 원소

Isotopes of meitnerium
메이트너륨의 주요 동위 원소 (109Mt)
이소슈토페 썩다
멋쩍은 춤추다 반평생 (t1/2) 모드 프로이덕트
274MT 동음이의 0.4초 α 270BH
276MT 동음이의 0.6초 α 272BH
278MT 동음이의 4초 α 274BH
282MT[1] 동음이의 67초? α 278BH

메이트네륨(109Mt)은 합성 원소여서 표준 원자량을 줄 수 없다. 모든 합성 원소와 마찬가지로 안정적인 동위원소가 없다. 가장 먼저 합성된 동위원소는 1982년 산이었고, 이것은 또한 직접적으로 합성된 유일한 동위원소다. 다른 동위원소는 모두 무거운 원소의 붕괴 산물로만 알려져 있다. 알려진 동위원소는 산에서 산까지 8개다. 또한 2개의 이소머가 있을 수 있다. 알려진 동위원소 중 가장 수명이 긴 것은 반감기가 8초인 산이다. 확인되지 않은 중형인 백두산은 이보다 더 긴 67초의 반감기를 갖고 있는 것으로 보인다.

동위 원소 목록

뉴클리드
[n 1] 		Z N 동위원소 질량 (Da)
[n 2][n 3] 		하프라이프
 썩다
모드
 딸
동위 원소
 스핀 앤 앤
동등성
[n 4][n 5]
흥분 에너지
266MT 109 157 266.13737(33)# 1.2(4)ms α 262BH
268MT[n 6] 109 159 268.13865(25)# 21x8-5) ms α 264BH 5+#, 6+#
268mMT[n 7] 0+X keV 0.07(+10-3)초 α 264BH
270MT[n 8] 109 161 270.14033(18)# 570ms α 266BH
270mMT[n 7] 1.1초? α 266BH
274MT[n 9] 109 165 274.14725(38)# 450 ms α 270BH
275MT[n 10] 109 166 275.14882(50)# 9.7(+460−44) ms α 271BH
276MT[n 11] 109 167 276.15159(59)# 0.72(+87-25)초 α 272BH
277MT[n 12] 109 168 277.15327(82)# ~5ms[2][3] SF (iii)
278MT[n 13] 109 169 278.15631(68)# 7.6초[4] α 274BH
282MT[n 14] 109 173 67초? α 278BH
표 머리글 및 바닥글:
  1. ^ mMt – 흥분된 핵 이성질체.
  2. ^ ( ) – 불확실성(1σ)은 해당 마지막 자리 뒤에 괄호 안에 간결한 형태로 주어진다.
  3. ^ # – 원자 질량 표시 #: 순수하게 실험적인 데이터에서 도출된 값과 불확실성, 적어도 부분적으로는 질량 표면(TMS)의 경향에서 도출된 값과 불확실성.
  4. ^ ( ) 스핀 값 – 취약한 할당 인수가 있는 스핀을 나타낸다.
  5. ^ # – #로 표시된 값은 순수하게 실험 데이터에서 도출된 것이 아니라 최소한 부분적으로 인접 핵종(TNN)의 경향에서 도출된 것이다.
  6. ^ 직접 합성되지 않음, Rg의 붕괴 산물로 발생함
  7. ^ a b 이 이성질체는 확인되지 않았다.
  8. ^ 직접 합성되지 않음, Nh의 붕괴 사슬에서 발생함
  9. ^ 직접 합성되지 않음, Nh의 붕괴 사슬에서 발생함
  10. ^ 직접 합성되지 않음, Mc의 붕괴 체인에서 발생
  11. ^ 직접 합성되지 않음, Mc의 붕괴 체인에서 발생
  12. ^ 직접 합성되지 않음, Ts의 붕괴 체인에서 발생
  13. ^ 직접 합성되지 않음, Ts의 붕괴 체인에서 발생
  14. ^ 직접 합성되지 않음, Fl 및 Lv의 붕괴 체인에서 발생, 확인되지 않음

동위 원소 및 핵 특성

핵합성법

미트네륨과 같은 초중량 원소는 핵융합 반응을 유도하는 입자 가속기에 가벼운 원소를 퍼부어 생성된다. 메이트너륨의 가장 가벼운 동위 원소인 메이트너륨-266은 이러한 방식으로 직접 합성할 수 있는 반면, 모든 무거운 메이트너륨 동위 원소는 원자 번호가 더 높은 원소의 붕괴 산물로만 관측되었다.[5]

관련된 에너지에 따라 전자는 "핫"과 "콜드"로 구분된다. 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.[6] 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.[5] 그럼에도 불구하고 열융합의 산물은 전반적으로 여전히 더 많은 중성자를 갖는 경향이 있다. 후자는 핵융합을 상온 조건에서 달성한다고 주장한 곳과는 다른 개념이다(냉간융합을 참조).[7]

아래 표에는 Z=109와 복합핵을 형성하는 데 사용될 수 있는 표적과 발사체의 다양한 조합이 수록되어 있다.

대상 발사체 씨엔 시도결과
208PB 59Co 267MT 성공반응
209비 58Fe 267MT 성공반응
227Ac 48CA 275MT 아직 반응을 시도하지 않음
238U 37CL 275MT 현재까지 실패
244PU 31P 275MT 아직 반응을 시도하지 않음
248CM 27알 275MT 아직 반응을 시도하지 않음
250CM 27알 277MT 아직 반응을 시도하지 않음
249Bk 26MG 275MT 아직 반응을 시도하지 않음
254에스 22네 276MT 현재까지 실패

콜드 퓨전

1982년 GSI팀이 처음으로 메이트네리움의 합성에 성공한 뒤 러시아 두브나에 있는 원자력 공동연구소의 연구팀도 비스무트-209에 철-58을 퍼부어 새로운 원소를 관찰하려 했다.[8] 1985년에 그들은 메이트너륨의 형성을 나타내는 후예 동위원소 Cf에서 알파 해독을 식별하는 데 성공했다. 같은 반응에서 추가로 두 개의 원자를 관측한 것은 1988년, 또 다른 12개의 원자를 관측한 것은 1997년 GSI 독일팀에 의해 보고되었다.[9][10]

같은 메이트네륨 동위원소는 1985년 두브나에서 러시아 팀에 의해 다음과 같은 반응으로 관찰되었다.

208
82Pb
 + 59
27Co
 → 266
109Mt
 +
n

후예 Cf핵의 알파 붕괴를 검출한다. 2007년, 로렌스 버클리 국립 연구소(LBNL)의 미국 팀은 이 반응으로부터 Mt 동위원소의 붕괴 사슬을 확인했다.[11]

핫퓨전

2002-2003년 LBNL 팀은 우라늄-238에 염소-37을 퍼부어 화학적 성질을 연구하기 위해 동위원소 Mt를 생성하려 했으나 성공하지 못했다.[12] 이 동위원소를 형성할 수 있는 또 다른 가능한 반응은 마그네슘-249와 베르켈륨-249를 융합하는 것이지만, 이 반응의 수율은 베르켈륨-249 목표물의 높은 방사능 때문에 매우 낮을 것으로 예상된다.[13] 다른 장수 동위 원소들은 1988년 로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)의 팀이 네온-22로 아인슈타늄-254를 폭격하여 표적에 넣지 못했다.[12]

부패 제품

붕괴로 관측된 메이트너륨 동위원소 목록
증발잔류물 관찰된 메이트너륨 동위원소
294Lv, Fl, Nh, Rg? 282Mt?
294Ts, 290Mc, 286Nh, 282Rg 278MT[14]
293Ts, 289Mc, 285Nh, 281Rg 277MT[2]
288Mc, 284Nh, 280Rg 276MT[15]
287Mc, 283Nh, 279Rg 275MT[15]
282Nh, 278Rg 274MT[15]
278Nh, 274Rg 270MT[16]
272RG 268MT[17]

메이트네륨-266을 제외한 모든 메이트네륨 동위원소는 뢴트게늄과 같이 원자 번호가 높은 원소의 붕괴 사슬에서만 검출되었다. 뢴트게늄은 현재 8개의 알려진 동위원소를 가지고 있다; 그들 중 1개를 제외한 모든 동위원소가 알파 데케이를 거쳐 메이트네륨 핵이 된다. 질량 수치는 268에서 282 사이이다. 모체 뢴트겐 핵은 그 자체로 니혼륨, 플레로비움, 모스코비움, 간모륨 또는 테네신의 붕괴 산물이 될 수 있다. 현재까지 다른 어떤 원소도 미트네륨으로 부패하는 것으로 알려져 있지 않다.[18] 예를 들어, 2010년 1월, 더블나 팀(JINR)은 알파 붕괴 시퀀스를 통해 메이트너륨-278을 테네신 붕괴의 제품이라고 확인했다.[14]

294
117Ts
 → 290
115Mc
 + 4
2He
290
115Mc
 → 286
113Nh
 + 4
2He
286
113Nh
 → 282
111Rg
 + 4
2He
282
111Rg
 → 278
109Mt
 + 4
2He

핵 이성질체론

270MT

Nh의 붕괴 사슬에서 두 개의 원자가 확인되었다. 두 데카이의 수명과 붕괴에너지가 매우 다르고 또한 Rg의 두 섬에서 생산된다. 첫 번째 이성질체는 에너지 10.03 MeV로 알파 입자 방출에 의해 분해되며 수명은 7.16 ms이다. 다른 알파는 1.63초의 수명으로 분해된다. 붕괴 에너지는 측정되지 않았다. 이용 가능한 제한된 데이터로는 특정 수준에 대한 배정이 불가능하며 추가 연구가 필요하다.[16]

268MT

Mt의 알파 붕괴 스펙트럼은 여러 실험의 결과로 인해 복잡해 보인다. 각각 42ms, 21ms, 102ms의 반감기를 가진 Mt 원자로부터 방출되는 10.28, 10.22, 10.10MeV의 알파 입자가 관측되었다. 장수하는 부패는 이등분 수준에 할당되어야 한다. 나머지 두 반쪽짜리 사이의 불일치는 아직 해결되지 않았다. 특정 수준에 대한 배정은 이용 가능한 데이터로는 불가능하며 추가 연구가 필요하다.[17]

동위원소의 화학적 산출량

콜드 퓨전

아래 표는 메이트너륨 동위원소를 직접 생성하는 저온 핵융합 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
58Fe 209비 267MT 7.5PB
59Co 208PB 267MT 2.6PB, 14.9MeV

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 = 탈핵 시스템, HIVAP = 중이온 기화 통계-증진 모델, ; = 단면

대상 발사체 씨엔 채널(제품) σmax 모델 참조
238U 37CL 275MT 3n(272Mt) 13.31PB DNS [19]
244PU 31P 275MT 3n(272Mt) 4.25PB DNS [19]
243암 30SI 273MT 3n(270Mt) 22PB HIVAP [20]
243암 28SI 271MT 4n(267Mt) 3PB HIVAP [20]
248CM 27알 275MT 3n(272Mt) 27.83 pb DNS [19]
250CM 27알 277MT 5n(272Mt) 97.44pb DNS [19]
249Bk 26MG 275MT 4n(271Mt) 9.5PB HIVAP [20]
254에스 22네 276MT 4n(272Mt) 8PB HIVAP [20]
254에스 20네 274MT 4-5n(270,269Mt) 3PB HIVAP [20]

참조

  1. ^ 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). doi:10.1140/epja/i2016-16180-4.
  2. ^ a b 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. ^ Krzysztof P. Rykaczewski (April 2012). "New results from DGFRS experiments performed using 48Ca beams on 243Am, 249Bk and 249Cf targets" (PDF). U.S. Department of Energy. Archived from the original (PDF) on 2016-03-07. Retrieved 2015-10-15. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  4. ^ Oganessian, Yu. Ts.; et al. (2010). "Synthesis of a New Element with Atomic Number Z = 117". Physical Review Letters. 104 (14): 142502. Bibcode:2010PhRvL.104n2502O. doi:10.1103/PhysRevLett.104.142502. PMID 20481935.
  5. ^ a b Armbruster, Peter & Munzenberg, Gottfried (1989). "Creating superheavy elements". Scientific American. 34: 36–42.
  6. ^ 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.
  7. ^ 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.
  8. ^ Münzenberg, G.; et al. (1982). "Observation of one correlated α-decay in the reaction 58Fe on 209Bi→267109". Zeitschrift für Physik A. 309 (1): 89–90. Bibcode:1982ZPhyA.309...89M. doi:10.1007/BF01420157. S2CID 120062541.
  9. ^ Münzenberg, G.; Hofmann, S.; Heßberger, F. P.; et al. (1988). "New results on element 109". Zeitschrift für Physik A. 330 (4): 435–436. Bibcode:1988ZPhyA.330..435M. doi:10.1007/BF01290131. S2CID 121364541.
  10. ^ Hofmann, S.; Heßberger, F. P.; Ninov, V.; et al. (1997). "Excitation function for the production of 265108 and 266109". Zeitschrift für Physik A. 358 (4): 377–378. Bibcode:1997ZPhyA.358..377H. doi:10.1007/s002180050343. S2CID 124304673.
  11. ^ Nelson, S. L.; Gregorich, K. E.; Dragojević, I.; et al. (2009). "Comparison of complementary reactions in the production of Mt". Physical Review C. 79 (2): 027605. Bibcode:2009PhRvC..79b7605N. doi:10.1103/PhysRevC.79.027605.
  12. ^ a b 지엘린스키 P. M. 외 (2003). "U + Cl 반응을 통한 Mt 검색" GSI 연례 보고서 웨이백 머신에 2012-02-06 보관. 2008-03-01년 검색됨
  13. ^ Haire, Richard G. (2006). "Transactinides and the future elements". In Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd ed.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. ISBN 1-4020-3555-1.
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  15. ^ 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.
  16. ^ 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.
  17. ^ a b Hofmann, S.; Ninov, V.; Heßberger, F. P.; Armbruster, P.; Folger, H.; Münzenberg, G.; Schött, H. J.; Popeko, A. G.; Yeremin, A. V.; Andreyev, A. N.; Saro, S.; Janik, R.; Leino, M. (1995). "The new element 111" (PDF). Zeitschrift für Physik A. 350 (4): 281–282. Bibcode:1995ZPhyA.350..281H. doi:10.1007/BF01291182. S2CID 18804192. Archived from the original (PDF) on 2014-01-16.
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  19. ^ 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: 057601. arXiv:0912.4069. doi:10.1103/PhysRevC.80.057601.
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