У меня есть вопрос о так называемом острове стабильности трансурановых элементов. Я помню, как во многих публикациях 1980-х годов предполагалось, что стабильные элементы появятся в районе атомного номера 112.
Сейчас это значение уже превышено в новых полученных элементах, но они все еще очень нестабильны. Сместился ли "остров стабильности"? Предсказывают ли вообще новые теории стабильность элементов при определенном атомном номере?
ОТВЕТ
Еще в 1950-х годах были сделаны первые предсказания о возможности существования в природе очень тяжелых элементов. Термин "остров стабильности" появился в 1960-х годах. Именно тогда начался поиск таких элементов в природе в самом широком смысле: в спектрах звезд, в материалах, принесенных метеоритами, и в земных минералах.
Пока они не дали положительных результатов, но все еще проводятся. С другой стороны, производство новых элементов в лабораториях, в столкновениях между ускоренными ядрами, оказалось более успешным. Однако изотопы, полученные таким образом, имеют короткое время жизни - от микросекунд до часов.
Сегодня чаще можно услышать более безопасный термин "остров повышенной стабильности". Оказывается, сверхтяжелые элементы существуют благодаря так называемым оболочечным эффектам, то есть специфической внутренней структуре ядер. Подобно тому, как в оболочках атомов определенные комбинации электронов приводят к образованию благородных газов, в атомных ядрах мы различаем так называемые магические числа (2, 8, 20, 28, 50, 82, ...).
Поскольку в ядре у нас есть протоны и нейтроны, наиболее отличимыми будут те изотопы, которые обладают двойной магией. Последним известным таким ядром является свинец-208 (82 протона, 126 нейтронов). Но такая магичность не обязательно означает, что данное ядро будет стабильным. Все, что можно сказать наверняка, это то, что он более стабилен, чем его соседи - то есть ядра, в которых мы добавляем или удаляем несколько протонов или нейтронов.
Современные теоретические прогнозы обычно говорят, что следующее магическое число должно быть 114 для протонов и 184 для нейтронов. Если мы посмотрим, какие сверхтяжелые ядра мы можем получить, то обнаружим, что больше всего нейтронов у нуклидов оганессон-294 (118 протонов, 176 нейтронов) и теннессин-294 (117 протонов, 177 нейтронов).
Это означает, что образующиеся ядра имеют слишком мало нейтронов, чтобы достичь острова стабильности. У всех изотопов сверхтяжелых элементов периоды полураспада сильно увеличиваются с ростом числа нейтронов. Самые длинные периоды полураспада известных сверхтяжелых ядер достигают 24 часов (например, дубний-270 - 23 часа).
Означает ли это, что существуют стабильные или очень долгоживущие изотопы этих элементов? Это до сих пор неизвестно. Теоретические модели сильно расходятся в своих предсказаниях. Более пессимистичные из них оценивают продолжительность жизни в секунды, но другие оценивают шансы в миллионы или миллиарды лет. Пока что мы пытаемся шаг за шагом проверить эти предсказания и получить все более и более тяжелые ядра.
Комментарии
Отправить комментарий