Остров стабильности - это то чудесное место, где изотопы из элементы держитесь достаточно долго, чтобы изучать и использовать. «Остров» расположен в море радиоизотопов, которые так быстро распадаются на дочерние ядра, что ученым трудно доказать, что этот элемент существует, и тем более использовать изотоп для практического применение.
Ключевые выводы: остров стабильности
- остров стабильности относится к области периодической таблицы, состоящей из сверхтяжелых радиоактивных элементов, которые имеют по меньшей мере один изотоп с относительно длительным периодом полураспада.
- модель ядерной оболочки используется для прогнозирования местоположения «островков», основанного на максимизации энергии связи между протонами и нейтронами.
- Считается, что изотопы на «острове» "магические числа" протонов и нейтронов, которые позволяют им поддерживать некоторую стабильность.
- Элемент 126считается, что, если он когда-либо будет получен, он обладает изотопом с достаточно длительным периодом полураспада, который может быть изучен и потенциально использован.
История острова
Гленн Т. Seaborg придумал фразу «остров стабильности» в конце 1960-х годов. Используя модель ядерной оболочки, он предложил заполнить энергетические уровни данной оболочки оптимальным числом протоны а также нейтроны будет максимально энергия связи на нуклон, позволяя этому конкретному изотопу иметь более длинный период полураспада чем другие изотопы, которые не имеют заполненных оболочек. Изотопы, которые заполняют ядерные оболочки, обладают так называемыми «магическими числами» протонов и нейтронов.
В поисках острова стабильности
Местоположение острова стабильности прогнозируется на основе известных периодов полураспада изотопов и прогнозируемых периодов полураспада для элементов которые не были обнаружены, основываясь на расчетах, основанных на элементах, ведущих себя так же, как те, что выше них в периодической таблице (сородичи) и подчиняясь уравнениям, которые учитывают релятивистские эффекты.
Доказательство того, что концепция «острова стабильности» является здравым, пришло, когда физики синтезировали элемент 117. Хотя изотоп 117 распался очень быстро, одним из продуктов его цепи распада был изотоп лоуренсия, который никогда ранее не наблюдался. Этот изотоп, Lawrencium-266, показал период полураспада 11 часов, что чрезвычайно долго для атома такого тяжелого элемента. Ранее известные изотопы лоуренсия имели меньше нейтронов и были гораздо менее стабильными. Lawrencium-266 имеет 103 протона и 163 нейтрона, намекая на еще не обнаруженные магические числа, которые можно использовать для формирования новых элементов.
Какие конфигурации могут иметь магические числа? Ответ зависит от того, кого вы спрашиваете, потому что это вопрос расчета и нет стандартного набора уравнений. Некоторые ученые предполагают, что может существовать остров стабильности около 108, 110 или 114 протонов и 184 нейтронов. Другие предлагают сферическое ядро с 184 нейтронами, но 114, 120 или 126 протонов могли бы работать лучше всего. Unbihexium-310 (элемент 126) является «вдвойне волшебным», потому что его число протонов (126) и число нейтронов (184) являются магическими числами. Как бы вы ни бросали волшебные кости, данные, полученные в результате синтеза элементов 116, 117 и 118, указывают на увеличение периода полураспада при приближении числа нейтронов к 184.
Некоторые исследователи полагают, что лучший островок стабильности может существовать при гораздо больших атомных числах, например, вокруг элемента с номером 164 (164 протона). Теоретики исследуют область, где Z = 106–108, а N - около 160–164, что представляется достаточно стабильным в отношении бета-распада и деления.
Создание новых элементов с острова стабильности
Хотя ученые могут создавать новые стабильные изотопы из известных элементов, у нас нет технологии, чтобы пройти намного дальше 120 (работа, которая в настоящее время ведется). Вероятно, потребуется построить новый ускоритель частиц, способный сфокусироваться на цели с большей энергией. Нам также нужно научиться делать большие количества известных тяжелых нуклиды служить в качестве целей для создания этих новых элементов.
Новые формы атомного ядра
Обычно атомное ядро напоминает сплошной шар из протонов и нейтронов, но атомы элементов на острове стабильности могут принимать новые формы. Одним из возможных вариантов может быть пузырьковидное или полое ядро с протонами и нейтронами, образующими своего рода оболочку. Трудно даже представить, как такая конфигурация может повлиять на свойства изотопа. Одно можно сказать наверняка... Есть новые элементы, которые еще предстоит открыть, поэтому периодическая таблица будущего будет сильно отличаться от той, которую мы используем сегодня.