Изотопы теннессина

Теннессин ( ₁₁₇ Ts) — последний синтезированный синтетический элемент , и большая часть данных является гипотетическими. Как и для любого синтетического элемента, стандартный атомный вес не может быть указан. Как и все синтетические элементы, он не имеет стабильных изотопов . Первыми (и пока единственными) изотопами, которые были синтезированы, были ²⁹³ Ts и ²⁹⁴ Ts в 2009 году. Более долгоживущий изотоп — ²⁹⁴ Ts с периодом полураспада 51 мс.

Список изотопов

Нуклид	З	Н	Изотопная масса ( Да ) ^[4]^{[n 1]}^{[n 2]}	Период полураспада ^[1]	Режим распада ^[1]	Дочерний изотоп
²⁹³ Тс	117	176	293.20873(84)#	22+8 −4 РС [25(6) мс ]	α	²⁸⁹ Мк
²⁹⁴ Тс	117	177	294.21084(64)#	51+38 −16 РС [70(30) мс ]	α	²⁹⁰ Мк
Заголовок и нижний колонтитул этой таблицы: вид

^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
^ # – Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций от поверхности массы (TMS).

Изотопы и ядерные свойства

Нуклеосинтез

Комбинации мишени и снаряда, приводящие к образованию составных ядер с Z=117

В таблице ниже приведены различные комбинации мишеней и снарядов, которые можно использовать для образования составных ядер с атомным номером 117.

Цель	Снаряд	КН	Результат попытки
²⁰⁸ свинца	⁸¹ бр.	²⁸⁹ Тс	Еще предстоит попытка
²⁰⁹ Би	⁸² Сэ	²⁹¹ Тс	Еще предстоит попытка
²³⁸ У	⁵⁵ Мн	²⁹³ Тс	Еще предстоит попытка
²⁴³ Ам	⁵⁰ Ти	²⁹³ Тс	Еще предстоит попытка
²⁴⁹ Бк	⁴⁸ Са	²⁹⁷ Тс	Успешная реакция

Горячий синтез

²⁴⁹Бк(⁴⁸Ка,хн)^{297− х}Ц (х=3,4)

В период с июля 2009 года по февраль 2010 года группа сотрудников ОИЯИ (Лаборатория ядерных реакций им. Г. Н. Флерова) провела 7-месячный эксперимент по синтезу теннессина с использованием вышеописанной реакции. ^[5] Ожидаемое сечение составило порядка 2 пб . Ожидаемые остатки испарения, ²⁹³ Ts и ²⁹⁴ Ts, как было предсказано, распадаются через относительно длинные цепочки распада вплоть до изотопов дубния или лоуренсия .

Рассчитанные цепочки распада из родительских ядер ²⁹³ Ts и ²⁹⁴ Ts ^[6]

Группа опубликовала статью в апреле 2010 года (первые результаты были представлены в январе 2010 года ^[7] ), в которой говорилось, что были обнаружены шесть атомов изотопов ²⁹⁴ Ts (один атом) и ²⁹³ Ts (пять атомов). ²⁹⁴ Ts распался шестью альфа-распадами вплоть до нового изотопа ²⁷⁰Db , который подвергся видимому спонтанному делению. Более легкий нечетно-четный изотоп подвергся всего трем альфа-распадам, вплоть до ²⁸¹ Rg, который подвергся спонтанному делению. Реакция проводилась при двух различных энергиях возбуждения, 35 МэВ (доза 2×10 ¹⁹ ) и 39 МэВ (доза 2,4×10 ¹⁹ ). Первоначальные данные по распаду были опубликованы в качестве предварительной презентации на веб-сайте ОИЯИ. ^[8]

Дальнейший эксперимент в мае 2010 года, направленный на изучение химии внучки теннессина, нихония , идентифицировал еще два атома ²⁸⁶ Nh из распада ²⁹⁴ Ts. Первоначальный эксперимент был успешно повторен тем же сотрудничеством в 2012 году и совместной немецко-американской группой в мае 2014 года, что подтвердило открытие.

Хронология открытия изотопов

Изотоп	Год открытия	Реакция
²⁹⁴ Тс	2009	²⁴⁹ Бк( ⁴⁸ Ca,3n)
²⁹³ Тс	2009	²⁴⁹ Бк( ⁴⁸ Ca,4n)

Теоретические расчеты

Поперечные сечения остатков испарения

В таблице ниже приведены различные комбинации мишеней-снарядов, для которых расчеты дали оценки выходов сечения из различных каналов испарения нейтронов. Приведен канал с самым высоким ожидаемым выходом.

DNS = двуядерная система; σ = поперечное сечение

Цель	Снаряд	КН	Канал (продукт)	σ _макс	Модель	Ссылка
²⁰⁹ Би	⁸² Сэ	²⁹¹ Тс	1н ( ²⁹⁰ Тс)	15 фб	ДНС	^[9]
²⁰⁹ Би	⁷⁹ Сэ	²⁸⁸ Тс	1н ( ²⁸⁷ Тс)	0,2 пб	ДНС	^[9]
²³² Тысяча	⁵⁹ Ко	²⁹¹ Тс	2н ( ²⁸⁹ Тс)	0,1 пб	ДНС	^[9]
²³⁸ У	⁵⁵ Мн	²⁹³ Тс	2-3н ( ^291,290 Тс)	70 фб	ДНС	^[9]
²⁴⁴ Pu	⁵¹ В	²⁹⁵ Тс	3н ( ²⁹² Тс)	0,6 пб	ДНС	^[9]
²⁴⁸ см	⁴⁵ СБН	²⁹³ Тс	4н ( ²⁸⁹ Тс)	2,9 пб	ДНС	^[9]
²⁴⁶ см	⁴⁵ СБН	²⁹¹ Тс	4н ( ²⁸⁷ Тс)	1 ст.л.	ДНС	^[9]
²⁴⁹ Бк	⁴⁸ Са	²⁹⁷ Тс	3н ( ²⁹⁴ Тс)	2,1 пб ; 3 пб	ДНС	^[9]^[10]
²⁴⁷ Бк	⁴⁸ Са	²⁹⁵ Тс	3н ( ²⁹² Тс)	0,8, 0,9 фб	ДНС	^[9]^[10]

Характеристики распада

Теоретические расчеты в модели квантового туннелирования с оценками масс из макроскопически-микроскопической модели предсказывают, что периоды полураспада альфа-распада изотопов теннессина (а именно, ^289–303 Ts) составляют около 0,1–40 мс. ^[11]^[12]^[13]

Ссылки

^ abcde Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "Оценка ядерных свойств NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
^ Khuyagbaatar, J.; Yakushev, A.; Düllmann, Ch. E.; et al. (2014). "Реакция синтеза 48Ca+249Bk, приводящая к элементу Z=117: долгоживущий α-распад 270Db и открытие 266Lr". Physical Review Letters . 112 (17): 172501. Bibcode : 2014PhRvL.112q2501K. doi : 10.1103/PhysRevLett.112.172501. PMID 24836239.
^ Оганесян, Ю. Ц. и др. (2013). «Экспериментальные исследования реакции ²⁴⁹ Bk + ⁴⁸ Ca, включая свойства распада и функцию возбуждения для изотопов элемента 117, и открытие нового изотопа ²⁷⁷ Mt». Physical Review C. 87 ( 5): 054621. Bibcode :2013PhRvC..87e4621O. doi :10.1103/PhysRevC.87.054621.
^ Ван, Мэн; Хуан, ВДж; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки*». Chinese Physics C. 45 ( 3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
^ Теннессин – 117-й элемент на AtomInfo.ru
^ Роман Сагайдак. "Постановка эксперимента по синтезу сверхтяжелых ядер в реакциях слияния-испарения. Подготовка к синтезу нового элемента с Z=117" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2011-07-03 . Получено 2009-07-07 .
↑ Рекомендации: 31-е заседание ПКК по ядерной физике. Архивировано 14 апреля 2010 г. на Wayback Machine.
^ Уолтер Гренье: Рекомендации, презентация PowerPoint на заседании ПКК по ядерной физике в январе 2010 г.
^ abcdefghi Чжао-Цин, Фэн; Гэн-Мин, Цзинь; Мин-Хуэй, Хуан; Цзай-Го, Гань; Нань, Ван; Цзюнь-Цин, Ли (2007). "Возможный способ синтеза сверхтяжелого элемента Z = 117". Chinese Physics Letters . 24 (9): 2551. arXiv : 0708.0159 . Bibcode :2007ChPhL..24.2551F. doi :10.1088/0256-307X/24/9/024. S2CID 250860387.
^ ab Feng, Z; Jin, G; Li, J; Scheid, W (2009). «Производство тяжелых и сверхтяжелых ядер в реакциях массового синтеза». Nuclear Physics A. 816 ( 1–4): 33. arXiv : 0803.1117 . Bibcode : 2009NuPhA.816...33F. doi : 10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003. S2CID 18647291.
^ C. Samanta; P. Roy Chowdhury; DN Basu (2007). «Предсказания периодов полураспада альфа-распада тяжелых и сверхтяжелых элементов». Nuclear Physics A. 789 ( 1–4): 142–154. arXiv : nucl-th/0703086 . Bibcode : 2007NuPhA.789..142S. doi : 10.1016/j.nuclphysa.2007.04.001. S2CID 7496348.
^ P. Roy Chowdhury; C. Samanta; DN Basu (2008). "Поиск долгоживущих самых тяжелых ядер за пределами долины стабильности". Physical Review C. 77 ( 4): 044603. arXiv : 0802.3837 . Bibcode : 2008PhRvC..77d4603C. doi : 10.1103/PhysRevC.77.044603. S2CID 119207807.
^ P. Roy Chowdhury; C. Samanta; DN Basu (2008). "Ядерные периоды полураспада для α-радиоактивности элементов с 100 ≤ Z ≤ 130". Atomic Data and Nuclear Data Tables . 94 (6): 781–806. arXiv : 0802.4161 . Bibcode : 2008ADNDT..94..781C. doi : 10.1016/j.adt.2008.01.003. S2CID 96718440.

[5] ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.

[TMS-6] # – Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций от поверхности массы (TMS).

[NUBASE2020-1] Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "Оценка ядерных свойств NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.

[266Lr-2] Khuyagbaatar, J.; Yakushev, A.; Düllmann, Ch. E.; et al. (2014). "Реакция синтеза 48Ca+249Bk, приводящая к элементу Z=117: долгоживущий α-распад 270Db и открытие 266Lr". Physical Review Letters . 112 (17): 172501. Bibcode : 2014PhRvL.112q2501K. doi : 10.1103/PhysRevLett.112.172501. PMID 24836239.

[277Mt-3] Оганесян, Ю. Ц. и др. (2013). «Экспериментальные исследования реакции ²⁴⁹ Bk + ⁴⁸ Ca, включая свойства распада и функцию возбуждения для изотопов элемента 117, и открытие нового изотопа ²⁷⁷ Mt». Physical Review C. 87 ( 5): 054621. Bibcode :2013PhRvC..87e4621O. doi :10.1103/PhysRevC.87.054621.

[AME2020_II-4] Ван, Мэн; Хуан, ВДж; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки*». Chinese Physics C. 45 ( 3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.

[7] Теннессин – 117-й элемент на AtomInfo.ru

[saigadak-8] Роман Сагайдак. "Постановка эксперимента по синтезу сверхтяжелых ядер в реакциях слияния-испарения. Подготовка к синтезу нового элемента с Z=117" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2011-07-03 . Получено 2009-07-07 .

[E117-9] Рекомендации: 31-е заседание ПКК по ядерной физике. Архивировано 14 апреля 2010 г. на Wayback Machine.

[10] Уолтер Гренье: Рекомендации, презентация PowerPoint на заседании ПКК по ядерной физике в январе 2010 г.

[FengE117-11] Чжао-Цин, Фэн; Гэн-Мин, Цзинь; Мин-Хуэй, Хуан; Цзай-Го, Гань; Нань, Ван; Цзюнь-Цин, Ли (2007). "Возможный способ синтеза сверхтяжелого элемента Z = 117". Chinese Physics Letters . 24 (9): 2551. arXiv : 0708.0159 . Bibcode :2007ChPhL..24.2551F. doi :10.1088/0256-307X/24/9/024. S2CID 250860387.

[FengHotFusion-12] Feng, Z; Jin, G; Li, J; Scheid, W (2009). «Производство тяжелых и сверхтяжелых ядер в реакциях массового синтеза». Nuclear Physics A. 816 ( 1–4): 33. arXiv : 0803.1117 . Bibcode : 2009NuPhA.816...33F. doi : 10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003. S2CID 18647291.

[prediction117-13] C. Samanta; P. Roy Chowdhury; DN Basu (2007). «Предсказания периодов полураспада альфа-распада тяжелых и сверхтяжелых элементов». Nuclear Physics A. 789 ( 1–4): 142–154. arXiv : nucl-th/0703086 . Bibcode : 2007NuPhA.789..142S. doi : 10.1016/j.nuclphysa.2007.04.001. S2CID 7496348.

[14] P. Roy Chowdhury; C. Samanta; DN Basu (2008). "Поиск долгоживущих самых тяжелых ядер за пределами долины стабильности". Physical Review C. 77 ( 4): 044603. arXiv : 0802.3837 . Bibcode : 2008PhRvC..77d4603C. doi : 10.1103/PhysRevC.77.044603. S2CID 119207807.

[15] P. Roy Chowdhury; C. Samanta; DN Basu (2008). "Ядерные периоды полураспада для α-радиоактивности элементов с 100 ≤ Z ≤ 130". Atomic Data and Nuclear Data Tables . 94 (6): 781–806. arXiv : 0802.4161 . Bibcode : 2008ADNDT..94..781C. doi : 10.1016/j.adt.2008.01.003. S2CID 96718440.