ニホニウムの同位体

ニホニウム の同位体（₁₁₃ Nh）

主な同位体[ 1 ] 崩壊 同位体 存在比 半減期（t 1/2） モード 製品 ^278 Nh シンセ 2.0ミリ秒 α ^274 Rg ^282 Nh シンセ 61ミリ秒 α ^278 Rg ^283 Nh シンセ 123ミリ秒 α ^279 Rg ^284 Nh シンセ 0.90秒 α ^280 Rg ε ^284 Cn ^285 Nh シンセ 2.1秒 α ^281 Rg SF – ^286 Nh シンセ 9.5秒 α ^282 Rg ^287 Nh シンセ 5.5秒？[ 2 ] α ^283 Rg ^290 Nh シンセ 2秒？[ 3 ] α ^286 Rg

ニホニウム（₁₁₃ Nh）は合成元素です。合成元素であるため、標準的な原子量を与えることはできず、すべての人工元素と同様に安定同位体はありません。最初に合成された同位体は、2003年に²⁸⁸ Mcの崩壊生成物として²⁸⁴ Nhでした。最初に直接合成された同位体は、 2004年に²⁷⁸ Nhでした。278 Nhから²⁸⁶ Nhまでの6つの放射性同位体と、未確認の²⁸⁷ Nhと^{290 Nhが}知られています。最も長寿命の同位体は²⁸⁶ Nhで、半減期は9.5秒です

同位体リスト

核種	Z	N	同位体質量( Da ) [ 4 ] [ n 1 ] [ n 2 ]	半減期[ 1 ]	減衰モード[ 1 ] [ n 3 ]	娘同位体	スピンとパリティ[ 1 ]
^278 Nh	113	165	278.17073(24)#	2.0+2.7 -0.7 ミリ秒[2.3(13) ミリ秒]	α	^274 Rg
^282 Nh	113	169	282.17577(43)#	61+73 −22 ミリ秒[ 5 ]	α	^278 Rg
^283 Nh [ n 4 ]	113	170	283.17667(47)#	123+80 -35 ミリ秒[ 5 ]	α	^279 Rg
^284 Nh [ n 5 ]	113	171	284.17884(57)#	0.90+0.07 -0.06 s [ 5 ]	α (≥99%)	^280 Rg
					EC (≤1%) [ 5 ]	^284 CN
^285 Nh [ n 6 ]	113	172	285.18011(83)#	2.1+0.6 -0.3 s [ 5 ]	α (82%)	^281 Rg
					SF (18%) [ 5 ]	（各種）
^286 Nh [ n 7 ]	113	173	286.18246(63)#	9.5+6.3 -2.7 秒[12(5) s ]	α	^282 Rg
^287 Nh [ 2 ] [ n 8 ]	113	174	287.18406(76)#	5.5秒	α	^283 Rg
^290 Nh [ n 9 ]	113	177	290.19143(50)#	2.0+9.6 -0.9 s [8(6) s]	α	^286 Rg
					SF (<50%)	（各種）
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1. ( ) – 不確実性（1σ）は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されています
2. # – 原子質量は # でマークされています。値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されています。
3. 崩壊のモード:

   EC

   電子捕獲

4. 直接合成されず、 ^287Mcの崩壊生成物として生成されます
5. 直接合成されず、 ²⁸⁸ Mc
6. 直接合成されず、 ²⁹³ Tsの崩壊系列中に生じる
7. ^{直接合成されず、 294} Tsの崩壊系列中に生じる
8. ^{直接合成されず、 287} Flの崩壊系列中に発生する
9. 直接合成されず、 ²⁹⁰ Flと²⁹⁴ Lvの崩壊系列で発生する。未確認

同位体と核特性

元素合成

ニホニウムのような超重元素は、核融合反応を誘発する粒子加速器で軽い元素を照射することによって生成されます。ニホニウムの同位体のほとんどはこの方法で直接合成できますが、より重い同位体の中には、より大きな原子番号の元素の崩壊生成物としてのみ観測されているものもあります。^{[ 6 ]}

前者は、関与するエネルギーに応じて「ホット」と「コールド」に分けられます。ホット核融合反応では、非常に軽く高エネルギーの入射体が非常に重い標的（アクチニド）に向かって加速され、高い励起エネルギー（約40～50 MeV ）を持つ複合核が生成されます 。これらの核は核分裂するか、複数（3～5個）の中性子を蒸発させる可能性があります。^{[ 7 ]}コールド核融合反応では、生成された核融合核の励起エネルギーは比較的低く（約10～20 MeV）、これらの生成物が核分裂反応を起こす確率は低くなります。核融合核が基底状態まで冷却されると、1～2個の中性子を放出するだけで済むため、より中性子豊富な生成物が生成されます。^{[ 6 ]}後者は、室温で達成されると主張されている核融合（コールド核融合を参照）とは異なる概念です。^{[ 8 ]}

常温核融合

理化学研究所チームによるニホニウム合成の前に、ドイツのダルムシュタットにある重イオン研究所の科学者たちは、1998年にビスマス209に亜鉛70を衝突させることでニホニウムの合成を試みていました。2回の反応実験では、ニホニウム原子は確認されませんでした。^{[ 9 ]}彼らは2003年に再び実験を繰り返しましたが、成功しませんでした。^{[ 9 ]} 2003年後半、理化学研究所の新興チームが効率的な装置GARISを使用して反応を試み、140 fbの限界に達しました。2003年12月から2004年8月にかけて、彼らは「力ずく」で8か月間反応を実行しました。彼らは²⁷⁸ Nhの単一原子を検出することができました^{[ 10 ]}彼らは2005年にこの反応を数回繰り返し、2番目の原子を合成することに成功し、^{[ 11 ]} 2012年には3番目の原子を合成することに成功した。 ^{[ 12 ]}

以下の表には、Z = 113 の複合核を形成するために使用できるターゲットと発射体のさまざまな組み合わせが含まれています。

標的	発射体	CN	試行結果
^208 Pb	^71 Ga	^279 Nh	まだ試みられていない反応
^209 Bi	^70 Zn	^279 Nh	反応成功
ウラン ^238号	^スカンジウム45号	^窒素283号	まだ試みられていない反応
^237 Np	^48 Ca	^285 Nh	反応成功
^244 Pu	^41 K	^285 Nh	まだ試みられていない反応
^250 cm	^37 Cl	^287 Nh	まだ試みられていない反応
^248 Cm	^37 Cl	^285 Nh	まだ試みられていない反応

熱核融合

2006年6月、ドゥブナ・リバモア研究チームは、より軽い同位体である^281Nhと^282Nhとその崩壊生成物の探索を目的として、ネプツニウム-237標的に加速カルシウム-48原子核を衝突させることで、ニホニウムを直接合成し、 N = 162とN = 184における中性子閉殻の安定化効果についての知見を提供した。^{[ 13 ]}

²³⁷ ₉₃Np +⁴⁸ ₂₀カルシウム→²⁸² ₁₁₃NH + 3¹ ₀n

²⁸² Nhの原子2個が検出されました。^{[ 13 ]}

崩壊生成物として

崩壊によって観測されるニホニウム同位体のリスト

蒸発残留物	観測されたニホニウム同位体
^294 Lv、^290 Fl？	^290 Nh ? [ 3 ]
^287 fl ？	^287 NH ？[ 2 ]
^294 Ts、^290 Mc	^286 Nh [ 14 ]
^293 Ts、^289 Mc	^285 Nh [ 14 ]
^288 Mc	^284 Nh [ 15 ]
^287 Mc	^283 Nh [ 15 ]
^286 Mc	^282 Nh

ニホニウムは、モスコビウムの崩壊生成物（アルファ崩壊）として観測されています。モスコビウムには現在5つの同位体が知られており、それらはすべてアルファ崩壊を起こして質量数が282から286のニホニウム原子核になります。モスコビウムの親原子核は、それ自体がテネシンの崩壊生成物である可能性があります。また、フレロビウムの崩壊生成物（電子捕獲による）として発生する可能性があり、フレロビウムの親原子核は、それ自体がリバモリウムの崩壊生成物である可能性があります。^{[ 16 ]}例えば、2010年1月、ドゥブナチーム（JINR）は、ニホニウム286がアルファ崩壊系列によるテネシンの崩壊生成物であることを特定しました。^{[ 14 ]}

²⁹⁴ ₁₁₇Ts →²⁹⁰ ₁₁₅マック+⁴ ₂彼

²⁹⁰ ₁₁₅マク→²⁸⁶ ₁₁₃Nh +⁴ ₂彼

理論計算

蒸発残留断面積

下の表には、様々な標的と入射体の組み合わせが含まれており、計算によって様々な中性子蒸発経路からの断面積収量の推定値が示されています。最も高いと予想される収量を示す経路が示されています

DNS = 二核システム。 σ = 断面

標的	発射体	CN	チャネル（製品）	σ max	モデル	参照
^209 Bi	^70 Zn	^279 Nh	1n（^278 Nh）	30 fb	DNS	[ 17 ]
ウラン ^238号	^スカンジウム45号	^窒素283号	3n ( ^280 Nh )	20 fb	DNS	[ 18 ]
^237 Np	^48 Ca	^285 Nh	3n ( ^282 Nh)	0.4 pb	DNS	[ 19 ]
^244 Pu	^41 K	^285 Nh	3n ( ^282 Nh)	42.2ポンド	DNS	[ 18 ]
^250 cm	^37 Cl	^287 Nh	4n ( ^283 Nh )	0.594pb	DNS	[ 18 ]
^248 Cm	^37 Cl	^285 Nh	3n ( ^282 Nh)	0.26pb	DNS	[ 18 ]

参考文献

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• 半減期、スピン、異性体データは、以下のソースから選択されています。
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