화학 원소. 초우라늄 원소 전이금속이 나쁜 이유

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20세기에는 주기율표의 주요 하위족에 속한 원소가 보조 하위족에 위치한 원소보다 덜 인기가 있었습니다. 리튬, 붕소 및 게르마늄은 값비싼 이웃인 금, 팔라듐, 로듐 및 백금의 그늘에 있었습니다. 물론, 주요 하위 그룹 원소의 고전적인 화학적 특성은 전이 금속 착물이 참여하는 빠르고 우아한 과정과 비교할 수 없다는 점을 인정해야 합니다(이러한 반응의 발견으로 두 개 이상의 노벨상이 수여되었습니다). . 1970년대 초, 화학자들 사이에서는 주요 하위 그룹의 원소가 이미 모든 비밀을 밝혀냈으며 그들의 연구는 실제로 시간 낭비라는 의견이 일반적이었습니다.

숨겨진 화학혁명

이 기사의 저자가 학생이었을 때(그는 1992년에 카잔 대학교에서 졸업장을 받았습니다), 그와 그의 많은 친구들은 화학을 공부했습니다. 피-요소 부분이 가장 지루한 부분인 것 같았습니다. (이것을 기억하세요 에스-, 피- 그리고 디- 원자가 전자가 각각 점유되어 있는 원소 에스-, 피- 그리고 디-궤도.) 우리는 이러한 원소들이 지각에 어떤 형태로 존재하는지, 분리 방법, 물리적 특성, 전형적인 산화 상태, 화학적 특성 및 실제 적용에 대해 배웠습니다. 화학 올림피아드를 통과하고 학생으로서이 모든 유용한 정보를 배운 사람들에게는 두 배로 지루했습니다. 아마도 이것이 우리 시대에 전문 분야를 선택할 때 무기 화학과가 그다지 인기가 없었던 이유일 것입니다. 우리 모두는 유기물 또는 유기 원소 전문가에게 들어가려고 노력했으며, 그곳에서 그들은 화학에 등장한 전이 금속 시대에 대해 이야기하고 상상할 수 있는 모든 것을 촉진했습니다. 그리고 상상할 수 없는 물질의 변형.

그 당시에는 컴퓨터도 인터넷도 없었습니다. 우리는 우리 도서관이 구독하는 화학 초록 저널과 일부 외국 저널에서만 모든 정보를 받았습니다. 우리나 우리 선생님들은 1980년대 말에 주요 하위 그룹 원소의 화학 르네상스의 첫 징후가 이미 눈에 띄게 되었다는 사실을 알지 못했습니다. 그때 그들은 이국적인 형태를 얻는 것이 가능하다는 것을 발견했습니다. 피-원소 - 저배위 및 저산화 상태의 실리콘 및 인이지만 동시에 실온에서 매우 안정적인 화합물을 형성할 수 있습니다. 그 당시에는 실제 사용이 논의되지 않았지만 이러한 물질 합성의 첫 번째 성공적인 예는 주요 하위 그룹 요소의 화학이 약간 과소 평가되었으며 아마도 다음과 같은 때가 올 것이라는 것을 보여주었습니다. 피-그림자에서 요소가 나타날 수 있습니다. 디-그리고 심지어 에프-강요. 결국, 그런 일이 일어났습니다.

1981년은 주요 하위 그룹 요소로의 전환의 시작점으로 간주될 수 있습니다. 그 당시, 이 화학 결합의 파트너 중 하나(또는 둘 다)가 두 번째 기간의 요소인 경우에만 안정적인 이중 또는 삼중 결합이 형성될 수 있다는 생각을 반박하는 세 편의 작품이 출판되었습니다. 이 "이중 결합의 법칙"은 위스콘신 대학의 로버트 웨스트(Robert West)에 의해 처음으로 반박되었습니다. 그 그룹에서는 모든 사람에게 친숙한 알켄의 더 무거운 유사체인 실리콘-실리콘 이중 결합을 가진 화합물인 안정적인 실렌을 최초로 합성했습니다. 유기화학에서 ( 과학, 1981, 214, 4527, 1343–1344, 도이: 10.1126/science.214.4527.1343). 그 후 얼마 지나지 않아 요시후지 마사아키(Masaaki Yoshifuji)가 이끄는 도쿄 대학의 연구자들은 인-인 이중 결합을 갖는 화합물의 합성을 보고했습니다. , 1981, 103, 15, 4587~4589; doi:10.1021/ja00405a054). 같은 해 슈투트가르트 대학의 게르트 베커(Gerd Becker)는 인-탄소 삼중 결합을 갖는 화합물인 안정한 포스팔알킨을 얻을 수 있었는데, 이는 카르복실산 니트릴의 인 함유 유사체로 간주될 수 있습니다. Zeitschrift für Naturforschung B, 1981, 36, 16).

인과 규소는 세 번째 기간의 원소이므로 아무도 그러한 능력을 기대하지 않았습니다. 후자의 화합물에서 인 원자는 배위적으로 불포화되어 있기 때문에 우리는 인 원자나 그 유사체가 촉매로 사용될 수 있기를 바랐습니다. 희망의 이유는 촉매의 주요 임무가 활성화되어야 하는 기질 분자와 접촉하는 것이며, 시약이 쉽게 접근할 수 있는 분자만이 이를 수행할 수 있고 대부분의 화학자에게 친숙한 인산염인 인 원자에 있다는 것입니다. 4개의 그룹으로 둘러싸인 는 결코 접근 가능한 센터라고 할 수 없습니다.

가장 중요한 것은 체적 환경입니다.

1981년에 발표된 세 가지 합성은 모두 새롭고 이국적인 화합물에서 주요 하위족 원소를 둘러싼 치환기가 올바르게 선택되었기 때문에 성공했습니다(전이 금속 화학에서는 치환기를 리간드라고 함). West, Yoshifuji 및 Becker가 얻은 새로운 파생물에는 한 가지 공통점이 있었습니다. 즉, 주요 하위 그룹의 원소와 관련된 부피가 큰 리간드가 다른 상황에서는 안정되지 않는 낮은 배위 상태의 실리콘 또는 인을 안정화했다는 것입니다. 벌크 치환기는 공기 중의 산소와 물로부터 실리콘과 인을 보호하고, 또한 불균형 반응에 들어가고 일반적인 산화 상태(실리콘과 인의 경우 각각 +4 및 +5)와 배위수(실리콘과 인의 경우 4)를 취하는 것을 방지합니다. 두 요소 모두). 따라서 실렌은 4개의 부피가 큰 메시틸 그룹(메시티는 1,3,5-트리메틸벤젠임)에 의해 안정화되고, 포스파알킨은 부피가 큰 tert-부틸 치환기에 의해 안정화되었습니다.

부피가 큰 리간드가 화합물을 안정화시키는 것이 분명해지면 피-원소가 낮은 산화도 및/또는 낮은 배위수를 갖는 경우, 다른 과학자들이 주요 하위 그룹 원소의 새롭고 특이한 파생물을 얻는 데 참여하기 시작했습니다. 2000년대 이후 거의 모든 이슈에서 과학(그리고 2009년 잡지가 나온 이후로 자연화학- 거의 모든 문제에서) 주요 하위 그룹의 요소와의 이국적인 조합이 보고됩니다.

따라서 최근까지 누구도 안정적인 실릴렌(규소 함유 카르벤 등가물)을 얻고 특성화하는 것이 가능할 것이라고 생각하지 못했습니다.

카르벤은 2가 및 이중 배위 탄소 원자가 전자 쌍(보다 안정적인 단일항 카르벤) 또는 두 개의 분리된 짝을 이루지 않은 전자(보다 반응성이 높은 삼중항 카르벤)를 갖는 반응성이 높은 종입니다. 2012년에 호주 Monash 대학의 Cameron Jones와 옥스포드 및 University College London의 동료들은 부피가 큰 붕소 리간드에 의해 안정화되는 최초의 단일항 실릴렌 - 2가 실리콘을 기술했습니다. 미국 화학 학회지, 2012, 134, 15, 6500–6503, doi: 10.1021/ja301042u ). 실릴렌은 결정 상태로 분리될 수 있으며 최대 130°C의 온도에서도 안정적으로 유지된다는 점은 주목할 만합니다. 그러나 용액에서는 카르벤 이량체의 실리콘 유사체가 실렌을 형성하거나 알칸의 C-H 결합에 도입되어 카르벤 유사체의 화학적 특성을 재현합니다.

화학자들은 주요 하위 그룹의 원소를 포함하는 새로운 유기 화합물을 계속해서 얻고 있습니다. 특히, 그들은 잘 알려진 구조에서 두 번째 기간의 요소를 이전 기간의 유사한 요소로 대체하려고 시도하고 있습니다. 물질). 또 다른 방향은 희귀 우표를 수집하는 것과 약간 비슷합니다. 우표 대신 화학 구조가 있습니다. 예를 들어, 2016년에 옥스포드의 Alexander Hinz는 4개의 서로 다른 닉토젠(질소에서 비스무트까지 주요 하위 그룹의 5번째 그룹 요소)의 원자를 포함하는 순환을 얻으려고 했습니다. 그는 문제를 완전히 해결하지 못했습니다. 선형 구조를 가진 분자는 순환에 닫히지 않았습니다. 하지만 5개 중 4개를 포함해 독특한 Sb-N-As=P 사슬을 지닌 분자도 인상적이다. 피-질소 하위 그룹의 요소 ( 화학. 유럽 저널, 2016, 22, 35, 12266–12269, doi: 10.1002/chem.201601916 ).

물론, 주요 하위 그룹 요소의 이국적인 파생물 합성을 "화학적 수집"으로만 이야기하는 것은 불가능합니다. 왜냐하면 오래된 시대의 요소를 포함하는 잘 알려진 유기 화합물의 유사체를 얻는 것이 구조 이론을 명확히하는 데 확실히 중요하기 때문입니다. 화학 결합의. 물론 이것이 화학자들의 관심의 유일한 이유는 아닙니다. 이러한 물질이 실제로 사용될 수 있는 영역을 찾으려는 욕구는 바로 주요 하위 그룹 원소의 화학 르네상스의 이유입니다.

1980년대에 낮은 배위가 관찰된 최초의 물질 합성 이후 피-화학자들은 그러한 배위 불포화 화합물이 전이 금속 착물과 같은 방식으로 많은 반응을 촉매할 수 있기를 바랐습니다. 고가의 백금 및 팔라듐 화합물을 주요 하위 그룹의 원소만 포함하는 분자로 교환하는 것은 매우 유혹적일 것입니다. 금세기에 이미 나타난 특이한 화합물의 특성에 대한 정보 피-요소는 이론적 예측을 확인했습니다. 그들 중 다수는 탄화수소, 분자 수소 및 이산화탄소를 활성화시키는 것으로 나타났습니다.

전이금속이 왜 나쁜가요?

전이 금속 유도체에 의해 오랫동안 완벽하게 가속화된 공정을 위한 새로운 촉매를 개발하는 이유는 무엇일까요? 또한, 전이 원소의 유기금속 화학은 가만히 있지 않습니다. 반응성의 새로운 측면이 항상 발견되고 있습니다. 디-강요. 그러나 귀금속 전이금속에는 단점도 있습니다. 우선, 가격입니다. 유기 및 유기 원소 화합물의 변환에 가장 효과적인 촉매는 로듐, 백금 및 팔라듐의 복합체입니다. 두 번째 어려움은 백금과 팔라듐의 천연 매장량이 고갈된다는 것입니다. 마지막으로, 백금이나 팔라듐 촉매의 또 다른 문제는 높은 독성입니다. 미량의 전이 금속에서도 물질을 정제하는 데 드는 비용으로 인해 가격이 크게 상승하기 때문에 약물을 얻을 때 특히 그렇습니다. 새로운 촉매로의 전환은 최소한 약물 물질의 비용을 크게 줄이고 목표 반응 생성물의 정제를 단순화할 수 있습니다.

주요 하위 그룹의 원소를 기반으로 한 촉매를 사용하면 추가적인 이점이 제공될 수 있습니다. 따라서 일부 알려진 반응이 더 온화한 조건에서 일어날 가능성이 있으며 이는 에너지를 절약하는 것이 가능하다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 1981년에 최초의 실렌의 합성과 특성에 관한 연구에서 Jones는 실리콘-실리콘 이중 결합을 가진 화합물이 실온보다 훨씬 낮은 온도에서도 수소를 활성화할 수 있다는 사실을 입증했습니다. 고온 사용.

새천년에 발견된 중요한 화학 공정 중 하나는 게르마늄을 함유한 알킨 유사체인 디게르민(digermin)의 도움으로 분자 수소를 활성화하는 것입니다. 미국 화학 학회지, 2005, 127, 12232–12233, doi: 10.1021/ja053247a). 평범해 보일 수 있는 이 과정은 두 가지 이유로 흥미롭다. 첫째, 알킨과 발아의 구조가 유사함에도 불구하고 수소는 탄소-탄소 삼중 결합을 갖는 탄화수소의 시나리오 특성에 따르지 않고 후자와 반응합니다(수소는 삼중 결합의 각 원자에 부착되고 발아는 게르멘), 그러나 전이 금속 원자에 대한 전형적인 메커니즘을 따릅니다. 수소 분자가 원소에 부착되고 두 개의 새로운 E-H 결합(설명된 경우 Ge-H)이 형성되는 이 메커니즘을 산화 첨가라고 하며 전이 금속과 관련된 많은 촉매 공정의 핵심 단계입니다. 둘째, H2는 가장 단순하고 복잡하지 않은 분자처럼 보일 수 있지만 H2의 화학 결합은 두 개의 동일한 원소 사이에서 발생할 수 있는 모든 것 중에서 가장 강력하므로 이 결합이 끊어지고 이에 따라 촉매 수소화 공정에서 수소가 활성화됩니다. 화학기술의 관점에서 보면 결코 간단한 일이 아니다.

수락자를 기증자로 만드는 것이 가능합니까?

원소가 수소의 산화적 첨가를 겪으려면(주기율표의 위치에 관계없이) 전자 구조의 특정 특징을 가져야 합니다. E + H 2 = H-E-H 과정은 원소가 배위 불포화이고 자유 궤도가 분자 수소의 전자를 수용할 수 있는 경우에만 발생합니다. 더욱이, 이 자유 궤도의 에너지는 전자를 포함하는 수소의 분자 궤도의 에너지에 가까워야 합니다. 균질 금속 착물 촉매 분야의 발전은 화학자가 금속과 관련된 리간드의 구조를 변경하여 궤도의 에너지를 변화시켜 반응에 참여하는 엄격하게 정의된 물질에 맞게 "조정"할 수 있다는 사실로 주로 설명됩니다. . 오랫동안 궤도 에너지의 부드러운 조정은 다음과 같은 경우에만 가능하다고 믿어졌습니다. 디-그러나 지난 10년 동안 요소들에 대한 것으로 밝혀졌습니다. 피- 요소도요. 연구자들은 발톱과 같은 리간드가 배위 중심을 잡는 질소 함유 복합체에 가장 큰 기대를 걸고 있습니다(라틴어 c에서 킬레이트 리간드라고 함). 헬라,발톱) 및 상대적으로 새로운 종류의 리간드를 사용합니다. N-헤테로고리형 카르벤.

후자의 성공적인 예는 캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스의 Guy Bertrand의 연구인데, 이 연구에서는 이러한 리간드가 붕소 원자를 안정화시켰습니다. 과학, 2011, 33, 6042, 610–613, doi: 10.1126/science.1207573). 일반적으로 외부층에 3개의 전자만 포함하는 붕소 유도체는 고전적인 전자 수용체(루이스산) 역할을 합니다. 사실 붕소는 안정적인 8개의 전자 껍질에 도달하려면 5개의 전자가 더 필요하므로 자신의 전자 3개와 제3의 전자 3개로 3개의 공유 결합을 형성할 수 있지만 다른 사람의 전자를 받아들임으로써 2개의 전자를 더 얻어야 합니다. 빈 전자 세포와 쌍을 이룹니다. 하지만 N-헤테로고리형 카르벤은 매우 강력한 전자 공여체이므로 그와 결합된 붕소는 더 이상 수용체 역할을 하지 않습니다. 이는 너무 "전자가 풍부한" 상태가 되어 루이스 산에서 루이스 염기로 변합니다. 최근까지 화학자들은 잘 알려진 물질의 특성이 이렇게 크게 변할 것이라고 예측조차 할 수 없었습니다. 피-요소. 그리고 Bertrand의 작업은 이론적 관점에서만 여전히 흥미롭지만, 우리 시대의 이론에서 실천으로의 전환은 매우 빠르게 일어나고 있습니다.

촉매작용까지는 얼마나 됩니까?

따라서 최근에 합성된 주요 하위 그룹 원소의 파생물은 전이 금속 착물을 촉매하는 주요 반응에 들어갈 수 있습니다. 불행하게도 앞서 언급한 규소 또는 붕소 원자에 분자 수소의 산화적 첨가조차도 완전한 촉매 순환을 위해 전개되어야 하는 일련의 반응 중 첫 번째 단계일 뿐입니다. 예를 들어, 주요 하위 그룹의 화합물이 존재할 때 수소화에 관해 이야기하는 경우, 그 메커니즘은 윌킨슨 촉매가 있을 때 수소 첨가 메커니즘을 재현한 다음 수소와의 상호 작용 후에 피-원소는 알켄과 착물을 형성해야 하며, 수소화물 이동과 착물화가 일어나야 하며, 궁극적으로 최종 생성물의 형성과 촉매 활성 종의 재생으로 이어질 다른 모든 단계가 발생해야 합니다. 그래야만 하나의 촉매 입자가 수십, 수백 또는 수천 개의 목표 생성물 분자를 생성합니다. 그러나 이러한 촉매 사이클이 작동하려면 더 많은 문제를 해결해야 합니다. 산화 첨가의 결과로 형성된 원소-수소 결합은 너무 강하지 않아야 합니다(그렇지 않으면 수소화물 이동이 발생하지 않음). 수소는 알켄 등과의 상호작용을 위해 저배위 상태를 유지해야 합니다. 한 순간이라도 놓치면 촉매제는 사라진다 피- 요소의 동작이 유사함에도 불구하고 요소가 작동하지 않습니다. 디-일부 프로세스의 요소.

금속 착체 촉매 작용에서 주요 하위 그룹 원소의 화합물에 의한 촉매 작용으로의 전환은 너무 어려운 작업이며 완료되기까지 매우 먼 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 화학에 대한 관심 피- 백금이나 팔라듐 촉매를 다른 것으로 대체하려는 합성 화학자들의 욕구와 원소는 확실히 이 방향에 돌파구를 제공할 것입니다. 향후 10년 내에 주요 하위 그룹의 배위 불포화 원소를 기반으로 하는 촉매에 대해 듣게 될 가능성이 있습니다.

2011년 초 IUPAC는 LLNL(미국)과의 JINR 협력이 114번 및 116번 원소 발견에 우선순위가 있음을 인정했습니다. 원소 114 - Flerovium, Fl; 116요소 ― 리버모리움, Lv.

Flerovium - 핵반응연구소의 이름을 딴 것입니다. 초중원소 합성 분야의 선두주자인 G.N. Flerov JINR과 창립자이자 뛰어난 물리학자 G.N. Flerov(1913-1990) - 중금속의 자연분열에 대한 새로운 유형의 방사능 발견의 저자 수많은 새로운 과학적 방향의 창시자이자 현재 그의 이름을 딴 FLNR JINR의 창시자이자 첫 번째 이사인 Nuclei.

리버모리움(Livermorium) - 리버모어 국립 연구소를 기리기 위한 것입니다. 로렌스와 그 위치 - 리버모어시 (미국 캘리포니아). 리버모어 과학자들은 20년 넘게 Dubna에서 진행된 새로운 원소 합성 실험에 참여해 왔습니다.

일반적으로 IUPAC 결정은 현대 핵물리학의 가장 중요한 성과 중 하나인 초중원소의 "안정도 섬" 발견에 대한 JINR 과학자들의 뛰어난 공헌을 인정한 것입니다.

초중원소의 원자핵 존재에도 제한이 있습니다. Z > 92인 원소는 자연 조건에서 발견되지 않았습니다. 액체 방울 모델을 사용한 계산은 Z2/A ≒ 46(대략 요소 112)인 핵에 대한 핵분열 장벽의 소멸을 예측합니다. 초중핵 합성 문제에서는 두 가지 쟁점이 구분되어야 한다.

초중핵은 어떤 특성을 가져야 합니까? 이 Z와 N 영역에 마법의 숫자가 있을까요? 초중핵의 주요 붕괴 채널과 반감기는 무엇입니까?
초중핵, 충격 핵의 유형, 예상 단면적 값, 예상되는 화합물 핵의 여기 에너지 및 탈여기 채널을 합성하려면 어떤 반응을 사용해야 합니까?

초중핵의 형성은 표적 핵과 입사 입자의 완전한 융합의 결과로 발생하기 때문에 충돌하는 두 핵이 복합 핵으로 융합되는 과정의 역학을 설명하는 이론적 모델을 만드는 것이 필요합니다.
초중원소 합성 문제는 Z,N = 8, 20, 28, 50, 82, N = 126(마법수)인 핵이 다양한 방사성 붕괴 방식에 대해 안정성이 증가한다는 사실과 밀접한 관련이 있습니다. 이 현상은 쉘 모델의 프레임워크 내에서 설명됩니다. 매직 넘버는 채워진 쉘에 해당합니다. 당연히 Z와 N에 다음과 같은 마법의 숫자가 존재하는지에 대한 의문이 제기됩니다. N > 150, Z > 101인 원자핵의 N-Z 다이어그램 영역에 마법 숫자가 존재한다면 초중핵은 반감기가 증가하여 관찰되어야 합니다. 즉. 안정의 섬이 있어야 합니다. 이번 연구에서는 스핀-궤도 상호작용을 고려한 우즈-색슨 전위를 이용해 수행한 계산을 바탕으로 Z=114인 핵, 즉 다음 핵의 경우 핵의 안정성이 증가할 것으로 예상되는 것으로 나타났다. 채워진 양성자 껍질은 Z = 114에 해당하고, 채워진 중성자 껍질은 숫자 N에 해당합니다. ~ 184. 닫힌 껍질은 핵분열 장벽의 높이를 크게 증가시켜 핵의 수명을 늘릴 수 있습니다. 따라서 이 핵 영역(Z = 114, N ~ 184) 안정의 섬을 찾아야 합니다. 작업에서도 동일한 결과가 독립적으로 얻어졌습니다.
Z = 101–109인 핵은 1986년 이전에 발견되었으며 다음과 같이 명명되었습니다: 101 - Md(Menelevium), 102 - No(Nobelium), 103 - Lr(Lawrencium), 104 - Rf(Rutherfordium, 106 - Sg(Seaborgium), 107 - Ns(Nielsborium), 108 - Hs(Hassium), 109 - Mt(Meitnerium) 1997년에 수많은 중원소 동위원소(102-105)를 발견한 Dubna 연구자들의 장점을 고려하여, 순수응용화학 총회 결정에 따라 Z = 105인 원소에 Dubnium(Db)이라는 이름이 지정되었습니다. 이 원소는 이전에 Ha(Hannium)라고 불렸습니다.

쌀. 12.3. 동위원소 Ds(Z = 110), Rg(Z = 111), Cn(Z = 112)의 붕괴 사슬.

초중핵 연구의 새로운 단계는 등록 효율성이 크게 향상되고 초중핵을 관찰하는 기술이 개선된 1994년에 시작되었습니다. 그 결과 동위원소 Ds(Z=110), Rg(Z=111), Cn(Z=112)이 발견됐다.
초중핵을 얻기 위해 50 Ti, 51 V, 58 Fe, 62 Ni, 64 Ni, 70 Zn 및 82 Se의 가속 빔이 사용되었습니다. 동위원소 208 Pb 및 209 Bi가 표적으로 사용되었습니다. 110번 원소의 다양한 동위원소는 그 이름을 딴 핵반응연구소에서 합성되었습니다. G.N. 반응 244 Pu(34 S,5n) 272 110을 사용하고 GSI(Darmstadt)에서 반응 208 Pb(62 Ni,n) 269 110을 사용하는 Flerov. 동위원소 269 Ds, 271 Ds, 272 Rg 및 277 Cn은 다음과 같이 기록되었습니다. 붕괴 사슬에 연결됩니다(그림 12.3).
초중원소 생산에서 중요한 역할은 화학원소의 예상 특성과 화학원소가 형성될 수 있는 반응을 계산하는 이론적 모델에 의해 수행됩니다.
다양한 이론적 모델을 바탕으로 초중핵의 붕괴 특성을 계산했습니다. 그러한 계산의 결과가 그림 1에 나와 있습니다. 12.4. 짝수-짝수 초중핵의 반감기는 자발적 핵분열(a), α-붕괴(b), β-붕괴(c) 및 가능한 모든 붕괴 과정(d)에 대해 제공됩니다. 자연분열과 관련하여 가장 안정적인 핵(그림 12.4a)은 Z = 114이고 N = 184인 핵입니다. 이 경우 자연분열과 관련된 반감기는 ~10 16 년입니다. 가장 안정한 동위원소와 6~8개의 중성자가 다른 114번 원소의 동위원소의 경우 반감기는
10~15배 정도. α-붕괴에 대한 반감기는 그림 1에 나와 있습니다. 12.5b. 가장 안정적인 코어는 Z = 114 및 N = 184(T 1/2 = 10 15년) 영역에 위치합니다.
β-붕괴에 대해 안정한 핵은 그림 1에 나와 있습니다. 12.4v에 검은 점이 있습니다. 그림에서. 그림 12.4d는 중앙 윤곽선 내부에 위치한 짝수-짝수 핵의 총 반감기가 ~10 5 년임을 보여줍니다. 따라서 모든 유형의 붕괴를 고려한 결과 Z = 110 및 N = 184 근처의 핵이 "안정성의 섬"을 형성하는 것으로 나타났습니다. 294 110 핵의 반감기는 약 10 9 년입니다. 쉘 모델에 의해 예측된 Z 값과 매직 넘버 114의 차이는 핵분열(Z = 114인 핵이 가장 안정적인 핵)과 α-붕괴(Z가 낮은 핵이 안정적인 핵) 간의 경쟁으로 인해 발생합니다. ). 홀짝수 핵과 짝수홀수 핵은 상대적으로 반감기가 있습니다.
α-붕괴와 자연분열은 증가하고, β-붕괴와 관련하여 감소합니다. 위의 추정치는 계산에 사용된 매개변수에 크게 의존하며 실험적 탐지에 충분한 수명을 가진 초중핵의 존재 가능성을 나타내는 지표로만 간주될 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

쌀. 12.4. 짝수 초중핵에 대해 계산된 반감기(숫자는 반감기를 연 단위로 나타냄):
a - 자연 핵분열 관련, b - α-붕괴, c - e-포획 및 β-붕괴, d - 모든 붕괴 과정에 대해

초중핵의 평형 형태와 반감기에 대한 또 다른 계산 결과가 그림 1에 나와 있습니다. 12.5, 12.6. 그림에서. 그림 12.5는 Z = 104-120인 핵의 중성자와 양성자 수에 대한 평형 변형 에너지의 의존성을 보여줍니다. 변형 에너지는 평형 상태와 구형 상태의 핵 에너지 간의 차이로 정의됩니다. 이 데이터로부터 Z = 114 및 N = 184 영역에는 바닥 상태에서 구형 모양을 갖는 핵이 있어야 한다는 것이 분명합니다. 현재까지 발견된 모든 초중핵(그림 12.5에 어두운 다이아몬드로 표시됨)은 변형되었습니다. 밝은 다이아몬드는 β-붕괴에 대해 안정적인 핵을 보여줍니다. 이들 핵은 α 붕괴 또는 핵분열에 의해 붕괴되어야 합니다. 주요 붕괴 채널은 α-붕괴여야 합니다.

짝수-짝수 β-안정 동위원소의 반감기는 그림 1에 나와 있습니다. 12.6. 이러한 예측에 따르면 대부분의 핵의 반감기는 이미 발견된 초중핵(0.1~1ms)에서 관찰된 것보다 훨씬 더 길 것으로 예상됩니다. 예를 들어, 292 Ds 핵의 경우 수명은 ~51년으로 예측됩니다.
따라서 현대 현미경 계산에 따르면 초중핵의 안정성은 중성자 마법수 N = 184에 가까워질수록 급격히 증가합니다. 최근까지 Z = 112 Cn(코페르니슘) 원소의 유일한 동위원소는 동위원소 277 Cn이었습니다. 반감기는 0.24ms입니다. 더 무거운 동위원소인 283 Cn은 저온 핵융합 반응인 48 Ca + 238 U에서 합성되었습니다. 조사 시간은 25일이었습니다. 타겟에 있는 총 48개의 Ca 이온 수는 3.5·10 18 입니다. 생성된 동위원소 283 Cn의 자발적인 핵분열로 해석되는 두 가지 사례가 기록되었습니다. 이 새로운 동위원소의 예상 반감기는 T 1/2 = 81초입니다. 따라서 277 Cn 동위원소에 비해 283 Cn 동위원소의 중성자 수가 6 단위 증가하면 수명이 5배 정도 증가한다는 것이 분명합니다.
그림에서. 12.7 연구에서 가져온 실험적으로 측정된 α-붕괴 기간은 핵의 껍질 구조를 고려하지 않고 액체 방울 모델을 기반으로 한 이론적 계산 결과와 비교됩니다. 우라늄의 가벼운 동위원소를 제외하고 모든 중핵의 경우 껍질 효과로 인해 대부분의 핵에서 반감기가 2~5배 증가한다는 것을 알 수 있습니다. 핵의 껍질 구조는 상대적으로 자발적인 핵분열의 반감기에 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다. Pu 동위원소의 반감기 증가는 몇 자릿수이며 260 Sg 동위원소의 경우 증가합니다.

쌀. 12.7. 핵의 껍질 구조를 고려하지 않고 액체 방울 모델을 기반으로 한 초우라늄 원소의 실험적으로 측정된(● exp) 및 이론적으로 계산된(○ Y) 반감기. 위쪽 그림은 α 붕괴의 반감기이고, 아래쪽 그림은 자연분열의 반감기입니다.

그림에서. 그림 12.8은 다양한 이론적 모델의 예측과 비교하여 시보듐 동위원소 Sg(Z = 106)의 측정된 수명을 보여줍니다. 주목할 만한 점은 N = 164인 동위원소의 수명이 N = 162인 동위원소의 수명에 비해 거의 10배 정도 감소한다는 것입니다.
안정도에 가장 가까운 접근은 76 Ge + 208 Pb 반응에서 달성될 수 있습니다. 초중비 거의 구형 핵은 핵융합 반응에 이어 γ 양자 또는 단일 중성자가 방출되면서 형성될 수 있습니다. 추정에 따르면, 생성된 284 114 핵은 반감기가 ~ 1 ms인 α 입자의 방출과 함께 붕괴되어야 합니다. N = 162 영역에서 껍질의 점유에 대한 추가 정보는 271 Hs 및 267 Sg 핵의 α 붕괴를 연구하여 얻을 수 있습니다. 이 핵의 반감기는 1분으로 예상됩니다. 그리고 1시간. 핵 263 Sg, 262 Bh, 205 Hs, 271,273 Ds의 경우 이성질체의 발현이 예상되며 그 이유는 핵의 경우 N = 162 영역에서 j = 1/2 및 j = 13/2로 하위 껍질을 채우기 때문입니다. 바닥 상태에서 변형되었습니다.

그림에서. 그림 12.9는 입사 이온 50 Ti 및 56 Fe와 타겟 핵 208 Pb의 융합 반응을 위한 원소 Rf(Z = 104) 및 Hs(Z = 108) 형성 반응에 대해 실험적으로 측정된 여기 함수를 보여줍니다.
생성된 복합핵은 하나 또는 두 개의 중성자를 방출하여 냉각됩니다. 중이온 융합 반응의 여기 기능에 대한 정보는 초중핵을 얻는 데 특히 중요합니다. 중이온의 핵융합 반응에서는 쿨롱력과 표면장력의 영향을 정확하게 균형잡는 것이 필요합니다. 입사 이온의 에너지가 충분히 높지 않으면 최소 접근 거리는 쌍성 핵 시스템의 병합에 충분하지 않습니다. 입사 입자의 에너지가 너무 높으면 결과 시스템은 높은 여기 에너지를 가지며 조각으로 분해될 가능성이 높습니다. 효과적인 융합은 충돌하는 입자의 다소 좁은 에너지 범위에서 발생합니다.

그림 12.10. 64 Ni와 208 Pb의 융합 가능성 다이어그램.

최소한의 중성자 수(1~2)를 방출하는 핵융합 반응이 특히 중요합니다. 합성된 초중핵에서는 가능한 가장 큰 N/Z 비율을 갖는 것이 바람직합니다. 그림에서. 그림 12.10은 64 Ni + 208 Pb → 272 Ds 반응에서 핵의 융합 가능성을 보여줍니다. 가장 간단한 추정치는 핵융합에 대한 터널 효과의 확률이 ~10-21이며 이는 관측된 단면 값보다 상당히 낮다는 것을 보여줍니다. 이는 다음과 같이 설명될 수 있습니다. 핵 중심 사이의 14fm 거리에서 236.2MeV의 초기 운동 에너지는 쿨롱 전위에 의해 완전히 보상됩니다. 이 거리에서는 핵 표면에 위치한 핵만 접촉합니다. 이 핵자의 에너지는 낮습니다. 따라서 핵자 또는 핵자 쌍이 한 핵의 궤도를 떠나 파트너 핵의 자유 상태로 이동할 확률이 높습니다. 입사 핵에서 표적 핵으로의 핵 이동은 납 208 Pb의 이중 마법 동위원소가 표적으로 사용되는 경우 특히 매력적입니다. 208 Pb에서는 양성자 하위 껍질 h 11/2와 중성자 하위 껍질 h 9/2 및 i 13/2가 채워져 있습니다. 처음에 양성자 이동은 양성자-양성자 인력에 의해 자극되고, h 9/2 서브쉘을 채운 후에는 양성자-중성자 인력에 의해 자극됩니다. 마찬가지로, 중성자는 이미 채워진 하위 껍질 i 13/2의 중성자에 이끌려 자유 하위 껍질 i 11/2로 이동합니다. 짝짓기 에너지와 큰 궤도 각모멘트로 인해 한 쌍의 핵자 이동이 단일 핵자 이동보다 더 가능성이 높습니다. 64 Ni 208 Pb에서 두 개의 양성자가 이동한 후 쿨롱 장벽은 14 MeV만큼 감소하여 상호 작용하는 이온의 더 가까운 접촉과 핵자 이동 과정의 지속을 촉진합니다.
[V.V. 볼코프. 깊은 비탄성 전달의 핵 반응. M. Energoizdat, 1982; V.V. 볼코프. Izv. 소련 과학 아카데미, 물리적 시리즈, 1986, vol. 1879] 핵융합 반응의 메커니즘이 자세히 연구되었습니다. 이미 포획 단계에서 입사 입자의 운동 에너지가 완전히 소멸된 후 이중 핵 시스템이 형성되고 핵 중 하나의 핵이 점차적으로 껍질별로 다른 핵으로 전달되는 것으로 나타났습니다. 즉, 핵의 껍질 구조가 복합핵의 형성에 중요한 역할을 한다는 것이다. 이 모델을 기반으로, 복합 핵의 여기 에너지와 저온 핵융합 반응에서 원소 Z = 102-112의 형성에 대한 단면을 아주 잘 설명하는 것이 가능했습니다.
따라서 초우라늄 원소 Z = 107-112 합성의 진전은 마법 동위원소 208 Pb 및 209 Bi에 Z = 22-30인 이온이 조사되는 저온 핵융합 반응의 "발견"과 관련이 있습니다. 상온 핵융합 반응에서 형성된 핵은 중성자 1개의 방출로 인해 약하게 가열되고 냉각됩니다. 이것이 Z = 107-112인 화학 원소의 동위원소가 처음으로 얻은 방법입니다. 이 화학 원소는 1978~1998년에 획득되었습니다. 독일 다름슈타트의 GSI 연구 센터에 특별히 제작된 가속기입니다. 그러나 이 방법을 사용하여 더 무거운 핵으로 더 나아가는 것은 충돌하는 핵 사이의 잠재적 장벽이 증가하기 때문에 어려운 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 초중핵을 생성하는 또 다른 방법이 Dubna에서 구현되었습니다. 인공적으로 얻은 화학 원소인 플루토늄 Pu(Z = 94), 아메리슘 Am(Z = 95), 큐륨 Cm(Z = 96), 베르켈륨 Bk(Z = 97) 및 칼리포르늄 Cf(Z = 98) 중 가장 무거운 동위원소가 사용되었습니다. 목표로. 칼슘 동위원소 48 Ca(Z = 20)가 가속 이온으로 선택되었습니다. 반동 핵 분리기 및 검출기의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 12.11.

쌀. 12.11. Dubna에서 초중원소 합성 실험이 수행되는 반동 핵 분리기의 개략도.

반동 핵의 자기 분리기는 반응 부산물의 배경을 10 5 –10 7 배 감소시킵니다. 반응 생성물은 위치 감지 실리콘 검출기를 사용하여 기록되었습니다. 반동 핵의 에너지, 좌표 및 비행 시간이 측정되었습니다. 정지 후, 감지된 붕괴 입자의 모든 후속 신호는 이식된 핵의 정지 지점에서 나와야 합니다. 생성된 기술을 통해 검출기에 정지된 초중핵과 그 붕괴 생성물 사이의 연결을 높은 수준의 신뢰성(약 100%)으로 설정할 수 있었습니다. 이 기술을 사용하면 초중량 요소는 다음과 같습니다.
Z = 110–118(표 12.2)
표 12.2는 Z = 110–118인 초중화학 원소의 특성을 보여줍니다. 질량수 A, m - 질량수 A, 스핀 패리티 JP, 핵 결합 에너지 Est, 특정 결합 에너지 ε를 갖는 동위원소에 이성질체 상태의 존재, 중성자 분리 에너지 B n 및 양성자 B p , 반감기 T 1/2 및 주요 붕괴 채널.
화학 원소 Z > 112에는 아직 이름이 없으며 허용되는 국제 표기법으로 제공됩니다.

표 12.2

초중화학원소의 특성 Z = 110–118

오전 XX시	JP	무게 커널, MeV	E 스트리트, MeV	ε, MeV	비엔, MeV	BP, MeV	티 1/2	감쇠 모드
Z = 110 − 다름스타튬
DS-267		248787.19	1934.5	7.2		0.7	2.8AC	α ≒100%
DS-268	0 +	249718.08	1943.2	7.3	8.7	1.3	100AC	α ≈
DS-269		250650.86	1950.0	7.2	6.8	1.3	179AC	α 100%
DS-270	0 +	251581.97	1958.4	7.3	8.5		0.10ms	α 100%, SF< 0.20%
DS-270-m		251583.07	1957.3	7.2			6.0ms	α >70%, IT ≤ 30%
Ds-271		252514.72	1965.2	7.3	6.8	2.2	1.63ms	α ≒100%
Ds-271-m		252514.72	1965.2	7.3			69ms	IT?, α >0%
Ds-272	0 +	253446.46	1973.1	7.3	7.8	2.5	1초	SF
Ds-273		254380.32	1978.8	7.2	5.7	2.5	0.17ms	α ≒100%
DS-274	0 +	255312.45	1986.2	7.2	7.4	3.0	2초	α?, SF?
Ds-275		256246.44	1991.8	7.2	5.6	2.9	2초	α?
DS-276	0 +	257178.73	1999.1	7.2	7.3	3.2	5초	SF?, α?
Ds-277		258112.63	2004.7	7.2	5.7	3.1	5초	α?
DS-278	0 +	259044.92	2012.0	7.2	7.3		10초	SF?, α?
Ds-279		259978.62	2017.9	7.2	5.9		0.18초	SF ≒90%, α ≒10%
Ds-281		261844.60	2031.0	7.2			9.6초	SF 100%
Z =111 − 뢴트게늄
Rg-272		253452.75	1965.5	7.2		0.2	3.8ms	α ≒100%
Rg-273		254384.34	1973.5	7.2	8.0	0.4	5ms	α?
Rg-274		255317.74	1979.6	7.2	6.2	0.9	6.4ms	α ≒100%
Rg-275		256249.53	1987.4	7.2	7.8	1.2	10ms	α?
Rg-276		257183.22	1993.3	7.2	5.9	1.5	100ms	SF?, α?
Rg-277		258115.72	2000.4	7.2	7.1	1.3	1초	α?, SF?
Rg-278		259049.11	2006.5	7.2	6.2	1.8	4.2ms	α 100%, SF
Rg-279		259981.41	2013.8	7.2	7.3	1.8	0.17초	α ≒100%
Rg-280		260914.80	2020.0	7.2	6.2	2.1	3.6초	α ≒100%
Rg-281		261847.09	2027.2	7.2	7.3		1m	α?, SF?
Rg-282		262780.59	2033.3	7.2	6.1	2.3	4m	SF?, α?
Rg-283		263712.98	2040.5	7.2	7.2		10m	SF?, α?
Z = 112 − 코페르니슘
Cn-277		258119.32	1995.5	7.2		2.2	0.69ms	α ≒100%
Cn-278	0 +	259051.20	2003.1	7.2	7.7	2.8	10ms	SF?, α?
Cn -279		259984.69	2009.2	7.2	6.1	2.7	0.1초	SF?, α?
Cn -280	0 +	260916.69	2016.8	7.2	7.6	3.0	1초	α?, SF?
Cn-282	0 +	262782.18	2030.4	7.2		3.2	0.50ms	SF 100%
Cn-283		263715.57	2036.6	7.2	6.2	3.3	4.0초	α ≥90%, SF ≤10%
Cn-284	0 +	264647.66	2044.1	7.2	7.5	3.6	101ms	SF 100%
Cn -285		265580.76	2050.5	7.2	6.5		34초	α ≒100%
Z=113
Uut-278							0.24ms	α 100%
Uut-283		263719.46	2031.4	7.2		1.0	100ms	α 100%
Uut-284		264652.45	2038.0	7.2	6.6	1.4	0.48초	α ≒100%
Uut-285		265584.55	2045.5	7.2	7.5	1.4	2m	α?, SF?
Uut-286		266517.64	2051.9	7.2	6.5	1.4	5m	α?, SF?
Uut-287		267449.64	2059.5	7.2	7.6		20m	α?, SF?
Z=114
우크-286	0 +	266520.33	2048.0	7.2		2.5	0.16초	SF ≒60%, α ≒40%
우크-287		267453.42	2054.4	7.2	6.5	2.5	0.51초	α ≒100%
우크-288	0 +	268385.02	2062.4	7.2	8.0	2.9	0.80초	α ≒100%
우크-289		269317.91	2069.1	7.2	6.7		2.7초	α ≒100%
Z=115
업-287		267458.11	2048.4	7.1		0.5	32ms	α 100%
업-288		268390.81	2055.3	7.1	6.9	0.9	87ms	α 100%
업-289		269322.50	2063.2	7.1	7.9	0.8	10초	SF?, α?
업-290		270255.30	2070.0	7.1	6.8	0.9	10초	SF?, α?
업-291		271187.09	2077.7	7.1	7.8		1m	α?, SF?
Z=116
으어-290	0 +	270258.98	2065.0	7.1		1.8	15ms	α ≒100%
으어-291		271191.78	2071.7	7.1	6.8	1.8	6.3ms	α 100%
으어-292	0 +	272123.07	2080.0	7.1	8.3	2.3	18ms	α ≒100%
으어-293							53ms	α ≒100%
Z=117
Uus-291		271197.37	2064.9	7.1		-0.1	10ms	SF?, α?
Uus-292		272129.76	2072.0	7.1	7.2	0.3	50ms	SF?, α?
Z=118
우오-294	0 +						1.8ms	α ≒100%

그림에서. 그림 12.12는 합성 반응에서 얻은 Z = 110-118인 알려진 가장 무거운 동위원소를 모두 보여주며, 이는 실험적으로 측정된 반감기를 나타냅니다. 안정성 섬의 이론적으로 예측된 위치도 여기에 표시됩니다(Z = 114, N = 184).

쌀. 12.12. 요소 Z = 110–118의 N-Z 다이어그램.

얻은 결과는 이중 마법핵(Z = 114, N = 184)에 접근함에 따라 동위원소의 안정성이 증가한다는 것을 분명히 나타냅니다. Z = 110 및 112인 핵에 7~8개의 중성자를 추가하면 반감기가 2.8(Ds-267)에서 10s(Ds-168, Ds 271)로 증가합니다. 반감기는 T 1/2(272 Rg, 273 Rg) ≒ 4–5 ms가 T 1/2(283 Rg) ≒ 10분으로 증가합니다. Z = 110–112 원소의 가장 무거운 동위원소에는 170개의 중성자가 포함되어 있으며 이는 여전히 마법수 N = 184와는 거리가 멀습니다. 결과적으로 Z > 111 및 N > 172인 가장 무거운 동위원소는 모두 주로 붕괴됩니다.
α-붕괴, 자발적 핵분열 - 더 드물게 붕괴됩니다. 이러한 결과는 이론적 예측과 잘 일치합니다.
이름을 딴 핵반응연구소에서. G.N. Flerov(Dubna)는 Z = 114인 원소를 합성했습니다. 반응식을 사용했습니다.

289 114 핵의 식별은 일련의 α 붕괴를 사용하여 수행되었습니다. 동위원소의 반감기에 대한 실험적 평가 289 114 ~30초. 얻은 결과는 이전에 수행한 계산과 잘 일치합니다.
반응 48 Cu + 244 Pu에서 원소 114를 합성하는 동안 Z = 114인 동위원소의 최대 수율이 3개의 중성자가 증발하는 채널에서 관찰되었습니다. 이 경우, 복합핵(289,114)의 여기 에너지는 35MeV였다.
248 Cm + 48 Ca → 296 116 반응에서 형성된 296 116 핵에서 발생하는 이론적으로 예측된 일련의 붕괴가 그림 12.13에 나와 있습니다.

쌀. 12.13. 핵 붕괴 다이어그램 296 116.

동위원소 296 116은 4개의 중성자 방출의 결과로 냉각되어 동위원소 292 116으로 변합니다. 그런 다음 5% 확률로 두 번의 연속 e-포획의 결과로 동위원소 292 114로 변합니다. 결과적으로 α 붕괴(T 1/2 = 85일) 동위원소 292 114가 동위원소 288 112로 변합니다. 동위원소 288 112의 형성도 채널을 통해 발생합니다.

두 사슬에서 생성된 최종 핵 288 112 은 약 1시간의 반감기를 갖고 자발적인 핵분열에 의해 붕괴됩니다. 대략 10%의 확률로 동위원소 288(114)의 α-붕괴의 결과로 동위원소(284)(112)가 형성될 수 있습니다. 위의 주기와 붕괴 채널은 계산에 의해 얻어졌습니다.
그림에서. 그림 12.14는 Dubna의 실험에서 측정된 동위원소 288115의 일련의 연속적인 α-붕괴를 보여줍니다. ER은 위치 감지 실리콘 탐지기에 이식된 반동 핵의 에너지입니다. 세 가지 실험에서 α-붕괴의 반감기와 에너지가 잘 일치한다는 것을 알 수 있는데, 이는 α 입자의 스펙트럼 측정을 사용하여 초중원소를 식별하는 방법의 신뢰성을 나타냅니다.

쌀. 12.14. Dubna의 실험에서 측정된 동위원소 288115의 일련의 연속적인 α-붕괴.

Z = 118인 실험실에서 생성된 가장 무거운 원소가 이 반응에서 합성되었습니다.

48 Ca + 249 Cf → 294 118 + 3n.

쿨롱 장벽 근처의 이온 에너지에서 원소 118이 형성되는 세 가지 사례가 관찰되었습니다. 294,118개의 핵이 실리콘 검출기에 이식되었으며 일련의 연속적인 α 붕괴가 관찰되었습니다. 요소 118의 형성을 위한 단면적은 ~2피코반이었습니다. 동위원소 293118의 반감기는 120ms입니다.
그림에서. 그림 12.15는 이론적으로 계산된 동위원소 293 118의 연속적인 α-붕괴 사슬과 α-붕괴의 결과로 형성된 딸핵의 반감기를 보여줍니다.

쌀. 12.15. 동위원소 293 118의 연속적인 α-붕괴의 사슬.
α-붕괴의 결과로 형성된 딸핵의 평균 수명이 제공됩니다.

중이온과의 반응으로 초중원소가 형성될 수 있는 다양한 가능성을 분석할 때 다음과 같은 상황을 고려해야 합니다.

양성자 수에 대한 중성자 수의 비율이 충분히 큰 핵을 생성해야 합니다. 따라서 N/Z가 큰 중이온을 입사입자로 선택해야 합니다.
생성된 복합핵은 낮은 여기 에너지와 작은 각운동량을 갖는 것이 필요합니다. 그렇지 않으면 핵분열 장벽의 유효 높이가 감소하기 때문입니다.
생성된 핵은 구형에 가까운 모양을 갖는 것이 필요합니다. 왜냐하면 약간의 변형이라도 초중핵의 급속한 분열로 이어질 것이기 때문입니다.

초중핵을 생성하는 매우 유망한 방법은 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es와 같은 반응입니다. 그림에서. 그림 12.16은 가속된 238 U 이온을 사용하여 248 Cm, 249 Cf 및 254 Es 표적에 조사하는 동안 초우라늄 원소가 형성되는 추정 단면적을 보여줍니다. 이들 반응에서, Z > 100인 원소의 형성에 대한 단면에 대한 첫 번째 결과는 연구 중인 반응의 수율을 높이기 위해 반응 생성물이 남아 있도록 목표 두께를 선택했습니다. 목표. 조사 후 개별 화학 원소가 타겟에서 분리되었습니다. α-붕괴 생성물과 핵분열 파편은 몇 달에 걸쳐 얻은 샘플에 기록되었습니다. 가속된 우라늄 이온을 사용하여 얻은 데이터는 가벼운 충격 이온에 비해 무거운 초우라늄 원소의 수율이 증가한다는 것을 분명히 나타냅니다. 이 사실은 초중핵 융합 문제를 해결하는 데 매우 중요합니다. 적절한 목표를 설정하는 데 어려움이 있음에도 불구하고 높은 Z를 향한 진전에 대한 예측은 매우 낙관적입니다.

쌀. 12.16. 238 U와 248 Cm, 249 Cf 및 254 Es의 반응에서 초우라늄 원소 형성에 대한 단면적 추정

최근 몇 년간 초중핵 분야의 발전은 놀랄 만큼 인상적이었습니다. 그러나 안정의 섬을 발견하려는 모든 시도는 지금까지 성공하지 못했습니다. 그에 대한 수색은 집중적으로 계속되고 있습니다.
원자핵의 껍질 구조는 초중핵의 안정성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 마법의 숫자 Z ≒ 114 및 N ≒ 184가 실제로 존재한다면 원자핵의 안정성이 크게 증가할 수 있습니다. α-붕괴의 결과로 초중핵의 붕괴가 일어난다는 점도 중요하며, 이는 새로운 초중핵을 검출하고 식별하기 위한 실험 방법 개발에 중요합니다.

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