Остров стабильности
Химические элементы, находящиеся за пределами свинца, радиоактивны и не имеют стабильных изотопов. Это означает, что они распадаются на другие элементы. За исключением плутония, их полжизни находятся в порядке от нескольких минут до секунд. В физике есть теория, которая гласит, что после ряда элементов с короткими половинами жизни, появятся другие элементы с более длинными половинами жизни. Они известны как Острова стабильности. Предполагается, что эти элементы будут иметь изотопы с половиной жизни в диапазоне нескольких минут. Гипотеза заключается в том, что атомноеядро построено в "панцирях" таким образом, что оно похоже на структуру гораздо более крупных электронных оболочек в атомах. В обоих случаях оболочки представляют собой лишь группы квантовых уровней энергии, которые относительно близки друг к другу. Энергетические уровни из квантовых состояний в двух разных оболочках будут разделены относительно большим энергетическим разрывом. Таким образом, когда количество нейтронов и протонов полностью заполнят энергетические уровни данной оболочки в ядре, энергия связи на один нуклон достигнет локального максимума и, таким образом, конкретная конфигурация будет иметь более длительное время жизни, чем близлежащие изотопы, не обладающие заполненными оболочками.
Наполненная оболочка будет иметь "магические числа" нейтронов и протонов. Одно из возможных магических чисел нейтронов для сферических ядер - 184, а некоторые возможные совпадающие протонные числа - 114, 120 и 126, что означало бы, что наиболее стабильными сферическими изотопами были бы флеровий-298, унбинилий-304 и унбигексий-310. Особо следует отметить Ubh-310, который был бы "вдвойне магическим" (и его протонное число 126, и нейтронное число 184 считаются магическими) и, таким образом, скорее всего, имел бы очень длительный период полураспада. (Следующим более легким сферическим ядром с удвоенной магией является свинец-208, самое тяжелое стабильное ядро и самый стабильный тяжелый металл).
Последние исследования показывают, что большие ядра деформируются, вызывая смещение магических чисел. В настоящее время считается, что Кассия-270 - это ядро с двойной магической деформацией, с деформированными магическими числами 108 и 162. Однако его период полураспада составляет всего 3,6 секунды.
Изотопы были произведены с достаточным количеством протонов, чтобы посадить их на остров стабильности, но со слишком малым количеством нейтронов, чтобы даже разместить их на внешних "берегах" острова. Возможно, что эти элементы обладают необычными химическими свойствами и, если они имеют изотопы с достаточным сроком службы, будут доступны для различных практических применений (например, в качестве мишеней ускорителей частиц, а также в качестве нейтронных источников).
Периодическая таблица с элементами, окрашенными в соответствии с периодом полураспада их наиболее стабильного изотопа. Стабильные элементы. Радиоактивные элементы с периодом полураспада более четырех миллионов лет. Период полураспада от 800 до 34 000 лет. Период полураспада от 1 дня до 103 лет. Период полураспада от минуты до 1 дня. Половина - менее минуты.
Вопросы и ответы
В: Какие элементы находятся за пределами свинца?
О: Элементы, находящиеся за пределами свинца, радиоактивны и не имеют стабильных изотопов.
В: Какая теория в физике объясняет, почему некоторые элементы имеют более длительный период полураспада?
О: Теория в физике гласит, что после ряда элементов с коротким периодом полураспада, появляются другие с более длительным периодом полураспада, известные как острова стабильности. Это происходит потому, что когда количество нейтронов и протонов полностью заполнит энергетические уровни данной оболочки в ядре, энергия связи на нуклон достигнет локального максимума, и, таким образом, эта конкретная конфигурация будет иметь более длительный срок жизни, чем соседние изотопы.
В: Что такое магические числа для сферических ядер?
О: Магическими числами для сферических ядер являются число нейтронов 184 и число протонов 114, 120 и 126. Это означает, что наиболее стабильными сферическими изотопами являются флеровий-298, унбинилий-304 и унбигексий-310.
В: Считается ли, что гассий-270 является дважды магическим?
О: Да, считается, что гассий-270 является дважды магическим деформированным ядром с деформированными магическими числами 108 и 162.
В: Какова продолжительность его периода полураспада?
О: Его период полураспада составляет 3,6 секунды.
В: Есть ли практическое применение для этих элементов?
О: Да, если у них есть изотопы с адекватным периодом жизни, то они потенциально могут быть использованы для различных практических применений, например, в качестве мишеней для ускорителей частиц или в качестве источников нейтронов.
