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 ] 減衰 アイソトープ 豊富 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、他の人工元素と同様に安定同位体も存在しません。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つの放射性同位体に加え、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。

同位体のリスト

核種	Z	北	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 MS [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 ]	（様々な）
^286 Nh [ n 7 ]	113	173	286.18246(63)#	9.5+6.3 −2.7 s [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％）	（様々な）
この表のヘッダーとフッター: ビュー

1. ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
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、 ²⁸⁷ Mcの崩壊生成物として生じる
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、より軽い元素を粒子加速器に衝突させて核融合反応を誘発することによって生成される。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るが、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しか観測されていないものもある。^{[ 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に先立ち、 1998年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らも、ビスマス209に亜鉛70を衝突させてニホニウムの合成を試みた。2度の反応実験では、ニホニウム原子は確認されなかった。^{[ 9 ]}研究者らは2003年に再び実験を繰り返したが、成功しなかった。^{[ 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を用いてこの反応を試み、140 fbの限界に到達した。2003年12月から2004年8月にかけて、研究者らは「力ずく」で8ヶ月間反応を実施し、²⁷⁸ Nhの原子1個を検出することに成功した。^{[ 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。

ターゲット	発射物	CN	試行結果
^208鉛	^71ガロン	^279 Nh	まだ試みられていない反応
^209ビ	^70亜鉛	^279 Nh	成功した反応
^238ウ	^45 Sc	^283 Nh	まだ試みられていない反応
^237番号	^48カルシウム	^285 Nh	成功した反応
^244プソム	^41K​	^285 Nh	まだ試みられていない反応
^250センチメートル	^37 Cl	^287 Nh	まだ試みられていない反応
^248センチメートル	^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

^282Nhの原子2個が検出された。^{[ 13 ]}

崩壊生成物として

崩壊によって観測された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レベル、^290液量オンス ?	^290 Nh ? [ 3 ]
^287液量オンス ?	^287 Nh ? [ 2 ]
^294 Ts、^290 Mc	^286 Nh [ 14 ]
^293 Ts、^289 Mc	^285 Nh [ 14 ]
^288マク	^284 Nh [ 15 ]
^287マク	^283 Nh [ 15 ]
^286マク	^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る。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282から286のニホニウム核となる。モスコビウムの親核は、それ自体がテネシンの崩壊生成物となる可能性がある。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、フレロビウムの親核は、それ自体がリバモリウムの崩壊生成物となる可能性がある。^{[ 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を介したテネシンの崩壊生成物であると特定した。^{[ 14 ]}

²⁹⁴ ₁₁₇Ts →²⁹⁰ ₁₁₅マック+⁴ ₂彼

²⁹⁰ ₁₁₅マック→²⁸⁶ ₁₁₃Nh +⁴ ₂彼

理論計算

蒸発残留物の断面積

以下の表には、様々な標的と弾頭の組み合わせについて、計算によって様々な中性子蒸発チャネルからの断面積収量の推定値が示されている。最も高い収量が期待されるチャネルが示されている。

DNS = 二核システム。 σ = 断面

ターゲット	発射物	CN	チャネル（製品）	σ最大	モデル	参照
^209ビ	^70亜鉛	^279 Nh	1n（^278 Nh）	30 ファブ	DNS	[ 17 ]
^238ウ	^45 Sc	^283 Nh	3n（^280 Nh）	20 ファブ	DNS	[ 18 ]
^237番号	^48カルシウム	^285 Nh	3n（^282 Nh）	0.4 ペニー	DNS	[ 19 ]
^244プソム	^41K​	^285 Nh	3n（^282 Nh）	42.2 ファクタ	DNS	[ 18 ]
^250センチメートル	^37 Cl	^287 Nh	4n（^283 Nh）	0.594 ペニー	DNS	[ 18 ]
^248センチメートル	^37 Cl	^285 Nh	3n（^282 Nh）	0.26 ペニー	DNS	[ 18 ]

参考文献

1. Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). 「NUBASE2020による核特性の評価」(PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
2. Hofmann, S.; Heinz, S.; Mann, R.; Maurer, J.; Münzenberg, G.; Antalic, S.; Barth, W.; et al. (2016). 「SHNの核分裂障壁と元素120の探索に関する考察」. Peninozhkevich, Yu. E.; Sobolev, Yu. G. (編). Exotic Nuclei: EXON-2016 Proceedings of the International Symposium on Exotic Nuclei . Exotic Nuclei. pp.  155– 164. ISBN 9789813226555。
3. Hofmann, S.; Heinz, S.; Mann, R.; Maurer, J.; Münzenberg, G.; Antalic, S.; Barth, W.; et al. (2016). 「偶数元素の超重核のレビューと元素番号120の探索」. The European Physics Journal A . 2016 (52). doi : 10.1140/epja/i2016-16180-4 .
4. Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). 「AME 2020 原子質量評価 (II). 表、グラフ、参考文献*」. Chinese Physics C. 45 ( 3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
5. Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, VK; Kovrizhnykh, ND; et al. (2022). 「²⁴³ Am+ ⁴⁸ Ca反応で生成される新しい同位体²⁸⁶ Mc 」. Physical Review C . 106 (64306) 064306. Bibcode : 2022PhRvC.106f4306O . doi : 10.1103/PhysRevC.106.064306 . OSTI 1902567 . S2CID 254435744 .  
6. Armbruster、Peter & Münzenberg、Gottfried (1989)。 「超重元素の作成」。科学的アメリカ人。34：36～ 42
7. Barber, Robert C.; Gäggeler, Heinz W.; Karol, Paul J.; Nakahara, Hiromichi; Vardaci, Emanuele; Vogt, Erich (2009). 「原子番号112の元素の発見（IUPAC技術報告書）」 . Pure and Applied Chemistry . 81 (7): 1331. doi : 10.1351/PAC-REP-08-03-05 .
8. フライシュマン、マーティン；ポンズ、スタンレー（1989）「電気化学的に誘起された重水素の核融合」Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry . 261 (2): 301– 308. doi : 10.1016/0022-0728(89)80006-3 .
9. 「元素番号113の探索」 2012年2月19日アーカイブ、Wayback Machine、Hofmann et al.、GSI report 2003。 2008年3月3日閲覧。
10. 森田康介;森本 幸司；加地、大弥。秋山貴弘後藤信一；幅 弘光;井手口英治カヌンゴ、リトゥパルナ。他。 (2004)。 「反応²⁰⁹ Bi( ⁷⁰ Zn, n) ²⁷⁸ 113 における元素 113 の合成に関する実験」。日本物理学会誌。73 (10): 2593–2596。ビブコード: 2004JPSJ...73.2593M。土井：10.1143/JPSJ.73.2593。
11. Barber, Robert C.; Karol, Paul J; Nakahara, Hiromichi; Vardaci, Emanuele; Vogt, Erich W. (2011). 「原子番号113以上の元素の発見（IUPAC技術報告書）」 . Pure and Applied Chemistry . 83 (7): 1485. doi : 10.1351/PAC-REP-10-05-01 .
12. 森田和也;森本 幸司；加地、大弥。幅 弘光;尾関和隆。工藤有紀;住田隆之；若林康雄；米田 章田中健吾他。 （2012年）。 「113番目の元素の同位体²⁷⁸ 113の生成と崩壊に関する新たな結果」。日本物理学会誌。81 (10) 103201.arXiv : 1209.6431。Bibcode : 2012JPSJ...81j3201M。土井：10.1143/JPSJ.81.103201。S2CID 119217928。 
13. オーガネシアン、ユウ。 TS;ウティヨンコフ、V。ロバノフ、ユウ。アブドゥリン、F.ポリアコフ、A.サガイダック、R.シロコフスキー、I。ツィガノフ、ユウ。ヴォイノフ、A.グルベキアン、グルベキアン。他。 (2007)。 「 ²³⁷ Np + ⁴⁸ Ca 融合反応における同位体²⁸² 113の合成」 (PDF)。物理的レビュー C . 76 (1): 011601(R)。ビブコード: 2007PhRvC..76a1601O。土井: 10.1103/PhysRevC.76.011601。
14. Oganessian, Yu. Ts.; Abdullin, F. Sh.; Bailey, PD; Benker, DE; Bennett, ME; Dmitriev, SN; Ezold, JG; Hamilton, JH; et al. (2010). 「原子番号Z=117の新元素の合成」 . Physical Review Letters . 104 (14) 142502. Bibcode : 2010PhRvL.104n2502O . doi : 10.1103/PhysRevLett.104.142502 . PMID 20481935 . 
15. Oganessian, Yu. Ts.; Penionzhkevich, Yu. E.; Cherepanov, EA (2007). 「⁴⁸ Ca誘起反応で生成される最も重い核（合成と崩壊特性）」. AIP会議論文集. 第912巻. pp.  235– 246. doi : 10.1063/1.2746600 .
16. アレハンドロ・ソンゾーニ「インタラクティブ・チャート・オブ・ヌクライド」国立核データセンター：ブルックヘブン国立研究所。2007年8月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年6月6日閲覧。
17. Feng, Zhao-Qing; Jin, Gen-Ming; Li, Jun-Qing; Scheid, Werner (2007). 「常温核融合反応における超重核の形成」. Physical Review C. 76 ( 4) 044606. arXiv : 0707.2588 . Bibcode : 2007PhRvC..76d4606F . doi : 10.1103/PhysRevC.76.044606 . S2CID 711489 . 
18. Feng, Z.; Jin, G.; Li, J. (2009). 「²³⁸ U, ²⁴⁴ Pu , ^248,250 Cmを標的としたZ=108-114の新たな超重核の生成」. Physical Review C. 80 ( 5) 057601. arXiv : 0912.4069 . doi : 10.1103/PhysRevC.80.057601 . S2CID 118733755 . 
19. Feng, Z; Jin, G; Li, J; Scheid, W (2009). 「大規模核融合反応における重核および超重核の生成」. Nuclear Physics A. 816 ( 1–4 ) : 33– 51. arXiv : 0803.1117 . Bibcode : 2009NuPhA.816...33F . doi : 10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003 . S2CID 18647291 . 

• 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。
  • アウディ、ジョルジュ。ベルシヨン、オリヴィエ。ジャン・ブラショー。Wapstra、Aaldert Hendrik (2003)、 「核および崩壊特性のN UBASE評価」 、核物理学 A、729 : 3–128、Bibcode : 2003NuPhA.729....3A、doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
  • 国立核データセンター. 「NuDat 3.0 データベース」 .ブルックヘブン国立研究所.
  • ホールデン, ノーマン E. (2004). 「11. 同位体表」. ライド, デイビッド R. (編). CRC 化学物理ハンドブック(第85版).フロリダ州ボカラトン: CRC プレス. ISBN 978-0-8493-0485-9。