보륨 동위 원소

Isotopes of bohrium
보륨의 주요 동위 원소 (107BH)
이소슈토페 썩다
멋쩍은 춤추다 반평생 (t1/2) 모드 프로이덕트
267BH 동음이의 17초 α 263db
270BH 동음이의 60년대 α 266db
271BH 동음이의 1초[1] α 267db
272BH 동음이의 10년대 α 268db
274BH 동음이의 40초[2] α 270db
278BH[3] 동음이의 11.5분? SF

보히움(107Bh)은 인공 원소여서 표준 원자량을 줄 수 없다. 모든 인공 원소와 마찬가지로 안정적인 동위원소가 없다. 합성된 최초의 동위원소는 1981년 Bh이다. Bh에서 Bh까지 11개의 알려진 동위원소와 1개의 Isomer Bh가 있다. 가장 수명이 긴 동위원소는 bh로 반감기가 1분 정도지만 확인되지 않은 bh의 반감기는 약 690초 정도 더 길어질 수 있다.

동위 원소 목록

뉴클리드
[n 1] 		Z N 동위원소 질량 (Da)
[n 2][n 3] 		하프라이프
 썩다
모드
[n 4] 		딸
동위 원소
 스핀 앤 앤
동등성
[n 5]
흥분 에너지
260BH 107 153 260.12166(26)# 41(14)ms α 256db
261BH 107 154 261.12146(22)# 12.8(3.2)ms α (95%?) 257db (5/2−)
SF(5%) (iii)
262BH 107 155 262.12297(33)# 84(11)ms α (80%) 258db
SF(20%) (iii)
262mBH 220(50) keV 9.5(1.6)ms α (70%) 258db
SF(30%) (iii)
264BH[n 6] 107 157 264.12459(19)# 1.07(21)초 α (86%) 260db
SF(14%) (iii)
265BH 107 158 265.12491(25)# 1.19(52)초 α 261db
266BH[n 7] 107 159 266.12679(18)# 2.5초(1.6) α 262db
267BH 107 160 267.12750(28)# 22(10)초
[17(+14−6) s] 		α 263db
270BH[n 8] 107 163 270.13336(31)# 61초 α 266db
271BH[n 9] 107 164 271.13526(48)# 1.5초 α 267db
272BH[n 10] 107 165 272.13826(58)# 8.8(2.1)초 α 268db
274BH[n 11] 107 167 274.14355(65)# 0.9분[2] α 270db
278BH[n 12] 107 171 11.5분? SF (iii)
표 머리글 및 바닥글:
  1. ^ mBh – 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. ^ 붕괴 모드:
    SF: 자연분열
  5. ^ ( ) 스핀 값 – 취약한 할당 인수가 있는 스핀을 나타낸다.
  6. ^ 직접 합성되지 않음, Rg의 붕괴 체인에서 발생
  7. ^ 직접 합성되지 않음, Nh의 붕괴 사슬에서 발생함
  8. ^ 직접 합성되지 않음, Nh의 붕괴 사슬에서 발생함
  9. ^ 직접 합성되지 않음, Mc의 붕괴 체인에서 발생
  10. ^ 직접 합성되지 않음, Mc의 붕괴 체인에서 발생
  11. ^ 직접 합성되지 않음, Ts의 붕괴 체인에서 발생
  12. ^ 직접 합성되지 않음, Fl 및 Lv의 붕괴 체인에서 발생, 확인되지 않음

핵합성법

핵융합 반응을 유도하는 입자 가속기에 가벼운 원소를 퍼부어 보륨과 같은 초중량 원소가 생성된다. 보륨의 동위원소 대부분은 이런 방식으로 직접 합성될 수 있는 반면, 일부 더 무거운 동위원소는 원자수가 더 높은 원소의 붕괴 산물로만 관측되었다.[4]

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.[5] 냉간 핵융합 반응에서 생성된 핵융합은 상대적으로 낮은 흥분 에너지(약 10–20 MeV)를 가지고 있어 이러한 생성물이 핵분열을 겪을 확률을 감소시킨다. 융합핵이 지상으로 냉각되면서 중성자 1~2개만 배출하면 중성자가 풍부한 제품을 더 많이 생산할 수 있다.[4] 후자는 핵융합을 상온 조건에서 달성한다고 주장한 곳과는 다른 개념이다(냉간융합을 참조).[6]

아래 표에는 Z = 107의 복합핵 형성에 사용될 수 있는 표적과 발사체의 다양한 조합이 수록되어 있다.

대상 발사체 씨엔 시도결과
208PB 55Mn 263BH 성공반응
209비 54CR 263BH 성공반응
209비 52CR 261BH 성공반응
238U 31P 269BH 성공반응
243암 26MG 269BH 성공반응
248CM 23나 271BH 성공반응
249Bk 22네 271BH 성공반응

콜드 퓨전

GSI 팀에 의해 1981년에 처음으로 하시움의 합성에 성공하기 전에, 보히움의 합성은 1976년에 두브나에 있는 원자력 공동연구소의 과학자들이 이 냉융반응을 이용하여 처음 시도하였다. 이들은 두 개의 자발적 핵분열 활동을 감지했는데, 하나는 반감기가 1~2ms, 하나는 5s. 다른 냉온 핵융합 반응 결과를 토대로 각각 bh와 db 때문이라고 결론지었다. 그러나 이후 증거는 bh에게 이 과제에 대한 자신감을 떨어뜨리는 훨씬 낮은 SF 분점을 주었다. 더브니움 활동의 배정은 후에 보히움의 붕괴를 놓쳤다고 가정하여 db로 변경되었다. 2 ms SF 활동은 33% EC 지점의 결과로 Rf에 할당되었다. GSI 팀은 1981년 발견 실험에서 그 반응을 연구했다. 유전자 부모-딸 해독의 상관관계 방법을 이용해 bh 원자 5개가 검출됐다.[7] 1987년 더블나의 내부 보고서는 이 연구팀이 bh의 자발적 핵분열을 직접 감지할 수 있었다고 밝혔다. GSI 팀은 1989년 반응을 더 연구했고 1n과 2n의 흥분함수를 측정하는 동안 새로운 동위원소 Bh를 발견했지만 Bh에 대한 SF 분기를 탐지할 수 없었다.[8] 이들은 Bh와 딸 Db에 대한 붕괴 데이터에 대한 추가 데이터를 제공하는 데 사용되는 새로 개발된 비스무트(III) 플루오르화(BiF3) 표적을 사용하여 2003년에 연구를 계속하였다. 1n 흥분 기능은 로렌스 버클리 국립연구소(LBNL) 팀이 이전 데이터의 정확성에 대해 다소 의심한 후 2005년 재측정했다. 그들은 Bh의 원자 18개와 Bh의 원자 3개를 관찰했고 Bh의 이소머 2개를 확인했다.[9]

2007년 LBNL 연구팀은 크롬-52 발사체와의 유사 반응을 처음으로 연구하여 가장 가벼운 보륨 동위원소 Bh:

209
83Bi
 + 52
24Cr
 → 260
107Bh
 +
n

연구팀은 db에 알파 붕괴에 의한 bh 붕괴 원자 8개를 검출해 에너지 10.16MeV로 알파 입자를 방출하는 데 성공했다. 알파 붕괴 에너지는 N=152 닫힌 쉘의 지속적인 안정화 효과를 나타낸다.[10]

또한 Dubna 연구팀은 새로운 요소에 대한 새로운 냉간 핵융합 접근법의 일환으로 1976년 납-208 표적과 망간-55 발사체 사이의 반응을 연구했다.

208
82Pb
 + 55
25Mn
 → 262
107Bh
 +
n

그들은 비스무트-209와 크롬-54 사이의 반응에서 관찰된 것과 동일한 자발적 핵분열 활동을 관찰하고 Bh와 Db에 다시 할당했다. 이후 증거는 이러한 활동을 Db와 Rf에 재할당해야 한다는 것을 나타냈다(위 참조). 1983년, 그들은 화학적으로 분리되었던 부패 제품에서 알파 붕괴의 측정이라는 새로운 기술을 사용하여 실험을 반복했다. 연구팀은 Bh의 부패 산물에서 알파 붕괴를 감지할 수 있었고, 보륨 핵의 형성에 대한 약간의 증거를 제공했다. 이러한 반응은 후에 LBNL의 팀에 의해 현대적인 기법을 사용하여 상세하게 연구되었다. 2005년에 그들은 Bh 33데시와 Bh 원자 2개를 측정하여 1개의 중성자 및 두 개의 Bh 이소머의 분광 데이터를 방출하는 반응에 대한 흥분 함수를 제공했다. 두 개의 중성자를 방출하는 반응에 대한 흥분 함수는 2006년의 반응 반복에서 더 연구되었다. 연구팀은 중성자 1개를 방출하는 반응이 기대와 달리 Bi 대상과의 해당 반응보다 단면적이 더 높다는 것을 발견했다. 그 이유를 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.[11][12]

핫퓨전

우라늄-238 표적과 인-31 발사체 사이의 반응은 우라늄-238 표적을 이용한 핵융합 반응에 대한 체계적 연구의 일환으로 2006년 LBNL에서 처음 연구되었다.

238
92U

 + P → Bh
 + 5n

결과는 발표되지 않았지만 예비 결과는 Bh에서 관찰된 자발적 핵분열을 나타내는 것으로 보인다.[13]

최근 란저우 현대물리연구소(IMP) 연구팀은 새로운 동위원소 Bh를 합성하고 Bh에 대한 더 많은 데이터를 수집하기 위해 아메리슘-243 표적과 마그네슘-26 가속핵 사이의 핵반응을 연구했다.

243
95Am
 + Mg
 → Bh
 + x
 n (x = 3, 4, 5)

두 가지 일련의 실험에서 연구팀은 중성자 3, 4, 5개를 방출하는 반응에 대한 부분 흥분 함수를 측정했다.[14]

큐륨-248과 나트륨-23 가속핵 사이의 반응은 일본 RIKEN의 연구팀이 주장된 니혼늄 붕괴 사슬의 붕괴 제품인 Bh의 붕괴 특성을 연구하기 위해 2008년에 처음으로 연구되었다.[15]

248
96Cm
 + Na
 → Bh
 + x n
 (x = 4 또는 5)

9.05–9.23 MeV의 에너지를 가진 알파 입자 방출에 의한 Bh의 붕괴는 2010년에 더욱 확인되었다.[16]

보륨을 뜨거운 핵융합 경로로 합성하려는 첫 번째 시도는 1979년 두브나에 있는 팀에 의해 네온-22의 가속핵과 베르켈륨-249의 표적 사이의 반응을 이용하여 수행되었다.

249
97Bk
 + Ne
 → Bh
 + x n
 (x = 4 또는 5)

1983년 이 같은 반응이 반복됐다. 두 경우 모두 보륨의 핵에서 나오는 자발적 핵분열을 감지할 수 없었다. 보다 최근에는 보다 오래 지속되고 중성자가 풍부한 동위원소를 합성하여 보륨에 대한 최초의 화학적 연구를 가능하게 하기 위해 보륨으로 가는 뜨거운 퓨전 경로를 재조사하고 있다. 1999년 LBNL 팀은 장수 Bh(5 원자)와 Bh(1 원자)의 발견을 주장했다.[17] 나중에 이 두 가지 모두 확인되었다.[18] 스위스 베른에 있는 폴 셰러 연구소(PSI)의 연구팀은 이후 보히움의 화학에 대한 첫 번째 결정적인 연구에서 bh의 원자 6개를 합성했다.[19]

붕괴제품으로

붕괴로 관측된 보륨 동위원소 목록
증발잔류물 관찰된 보륨 동위원소
294Lv, Fl, Nh, Rg, Mt? 278BH?
294Ts, 290Mc, 286Nh, 282Rg, 278Mt 274BH[2]
288mc,nh,rg,mt 272BH[20][21]
287mc,nh,rg,mt 271BH[20]
282Nh, 278Rg, 274Mt 270BH[20]
278Nh, 274Rg, 270Mt 266BH[21]
272Rg, 268Mt 264BH[22]
266MT 262BH[23]

보히움은 메이트네륨과 같이 원자 번호가 더 높은 원소의 붕괴 사슬에서 검출되었다. 메이트너륨은 현재 7개의 알려진 동위원소를 가지고 있는데, 이들 동위원소는 모두 알파 데케이를 거쳐 보륨 핵이 되며, 질량은 262~274이다. 모체 메이트네리움 핵은 그 자체가 뢴트게늄, 니혼륨, 플레로비움, 모스코비움, 간모륨 또는 테네신의 붕괴 산물이 될 수 있다. 현재까지, 다른 원소들은 보륨으로 부패하는 것으로 알려져 있지 않다.[24] 예를 들어, 2010년 1월, 더블나 팀(JINR)은 알파 붕괴 시퀀스를 통해 보륨-274를 테네신 붕괴의 제품이라고 확인했다.[2]

294
117Ts
 → 290
115Mc
 + 4
2He
290
115Mc
 → 286
113Nh
 + 4
2He
286
113Nh
 → 282
111Rg
 + 4
2He
282
111Rg
 → 278
109Mt
 + 4
2He
278
109Mt
 → 274
107Bh
 + 4
2He

핵 이성질체론

262BH

보륨에서 이소머리즘의 유일한 확인된 예는 동위원소 Bh에 있다. Bh를 직접 합성하면 두 가지 상태 즉, 지면 상태와 이소모체 상태가 된다. 지상 상태는 알파 붕괴에 의해 붕괴가 확인되어 에너지 10.08, 9.82, 9.76 MeV의 알파 입자를 방출하고, 수정된 반감기는 84 ms이다. 흥분상태도 알파 붕괴에 의해 분해되어 10.37, 10.24 MeV의 에너지로 알파 입자를 방출하며 9.6 ms의 수정된 반감기를 가진다.[7]

동위원소의 화학적 산출량

콜드 퓨전

아래 표는 보륨 동위원소를 직접 생성하는 냉간 핵융합 반응을 위한 단면 및 흥분 에너지를 제공한다. 굵은 글씨로 된 데이터는 흥분 함수 측정에서 파생된 최대치를 나타낸다. +는 관측된 출구 채널을 나타낸다.

발사체 대상 씨엔 1n 2n 3n
55Mn 208PB 263BH 590PB, 14.1MeV ~35PB
54CR 209비 263BH 510PB, 15.8MeV ~50PB
52CR 209비 261BH 59PB, 15.0MeV

핫퓨전

아래 표는 보륨 동위원소를 직접 생성하는 뜨거운 핵융합 반응을 위한 단면 및 흥분 에너지를 제공한다. 굵은 글씨로 된 데이터는 흥분 함수 측정에서 파생된 최대치를 나타낸다. +는 관측된 출구 채널을 나타낸다.

발사체 대상 씨엔 3n 4n 5n
26MG 243암 271BH + + +
22네 249Bk 271BH ~96PB +

참조

  1. ^ FUSHE (2012). "Synthesis of SH-nuclei". Retrieved August 12, 2016.
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