Hvordan øen med stabilitet kan hjælpe os med at opdage nye elementer

Øen med stabilitet er det vidunderlige sted, hvor det er tungt isotoper af elementer holde sig længe nok til at blive undersøgt og brugt. "Øen" er placeret i et hav af radioisotoper, der forfalder i datterkerner så hurtigt det er vanskeligt for forskere at bevise, at elementet eksisterede, langt mindre brug af isotopen til et praktisk Ansøgning.

Key Takeaways: Island of Stability

Glenn T. Seaborg udtrykte udtrykket "stabilitetens ø" i slutningen af ​​1960'erne. Ved hjælp af den nukleare skalmodel foreslog han at udfylde energiniveauet i en given skal med det optimale antal protoner og neutroner ville maksimere bindende energi pr. nukleon, der tillader den bestemte isotop at have en længere tid halvt liv end andre isotoper, som ikke havde fyldte skaller. Isotoper, der fylder nukleare skaller, har det, der kaldes "magiske numre" af protoner og neutroner.

Placeringen af ​​øens stabilitet er forudsagt baseret på kendte isotophalveringstider og forudsagte halveringstider for elementer der ikke er observeret, baseret på beregninger, der er afhængige af elementerne, der opfører sig som dem over dem på det periodiske system (kongenere) og adlyde ligninger, der står for relativistiske effekter.

Beviset for, at "øen med stabilitet" -konceptet er lyd, kom, da fysikere syntetiserede element 117. Selv om isotopen på 117 henfaldt meget hurtigt, var et af produkterne i dens forfaldskæde en isotop af lawrencium, der aldrig var blevet observeret før. Denne isotop, lawrencium-266, udviste en halveringstid på 11 timer, hvilket er ekstraordinært lang for et atom med et så tungt element. Tidligere kendte isotoper af lawrencium havde færre neutroner og var meget mindre stabile. Lawrencium-266 har 103 protoner og 163 neutroner, der antyder, at endnu ikke-opdagede magiske tal, der kan bruges til at danne nye elementer.

Hvilke konfigurationer kan have magiske numre? Svaret afhænger af hvem du spørger, fordi det er et spørgsmål om beregning, og der ikke er et standard sæt ligninger. Nogle forskere antyder, at der kan være en ø med stabilitet omkring 108, 110 eller 114 protoner og 184 neutroner. Andre antyder en kugleformet kerne med 184 neutroner, men 114, 120 eller 126 protoner fungerer muligvis bedst. Unbihexium-310 (element 126) er "dobbelt magi", fordi dets protonnummer (126) og neutronnummer (184) begge er magisk nummer. Dog ruller du de magiske terninger, data opnået fra syntesen af ​​elementerne 116, 117 og 118 peger mod stigende halveringstid, når neutrontalet nærmet sig 184.

Nogle forskere mener, at den bedste ø med stabilitet kan eksistere ved langt større atomantal, ligesom omkring element nummer 164 (164 protoner). Teoretikere undersøger det område, hvor Z = 106 til 108 og N er omkring 160-164, hvilket forekommer tilstrækkeligt stabilt med hensyn til beta-henfald og fission.

Selvom forskere muligvis er i stand til at danne nye stabile isotoper af kendte elementer, har vi ikke teknologien til at gå meget forbi 120 (arbejde, der i øjeblikket er i gang). Det er sandsynligvis nødvendigt at konstruere en ny partikelaccelerator, der vil være i stand til at fokusere på et mål med større energi. Vi bliver også nødt til at lære at gøre større mængder kendt tung nuklider at tjene som mål for fremstilling af disse nye elementer.

Det sædvanlige atomkerne ligner en solid kugle af protoner og neutroner, men atomer af elementer på øens stabilitet kan have nye former. En mulighed ville være en bobleformet eller hul kerne, hvor protonerne og neutronerne danner en slags skal. Det er svært at forestille sig, hvordan en sådan konfiguration kan påvirke isotopens egenskaber. Én ting er dog bestemt... der er nye elementer, der endnu ikke er opdaget, så fremtidens periodiske tabel vil se meget anderledes ud end den, vi bruger i dag.