鐽的同位素

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鐽的同位素

主要的鐽同位素

同位素 衰變 丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量 （MeV） 產物 ^279Ds 人造 186 毫秒^[1] SF – – α 9.70 ^275Hs ^281Ds 人造 14 秒 SF – – α 8.73 ^277Hs

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圖表

符號	Z（ p ）	N（ n ）	同位素質量（u）	半衰期	衰變 方式^[n 1]	衰變 產物	原子核 自旋
	激發能量
^267Ds^[n 2]	110	157	267.14377(15)#	3(+6−2) µs			9/2+#
^269Ds	110	159	269.14475(3)	230(110) µs [179(+245−66) µs]	α	^265Hs	3/2+#
^270Ds	110	160	270.14458(5)	160(100) µs [0.10(+14−4) ms]	α	^266Hs	0+
^270mDs	1140(70) keV			10(6) ms [6.0(+82−22) ms]	α	^266Hs	(10)(−#)
^271Ds	110	161	271.14595(10)#	210(170) ms	α	^267Hs	11/2−#
^271mDs	29(29) keV			1.3(5) ms	α	^267Hs	9/2+#
^273Ds	110	163	273.14856(14)#	0.17(+17−6) ms	α	^269Hs	13/2−#
^273m1Ds	198(20) keV			120 ms			3/2+#
^273m2Ds	290(40) keV
^275Ds^[2]	110	165	275.15203(45)#	62 µs	α	^271Hs
^276Ds^[3]	110	166	276.15303(59)#	~66 µs	SF (67%)	(various)	0+
					α (33%)	^272Hs
^277Ds^[n 3]	110	167	277.15591(41)#	4.1 ms^[4]	α	^273Hs	11/2+#
^279Ds^[n 4]	110	169	279.16010(64)#	6999186000000000000♠186+21 −17 ms^[1]	SF (87%)^[1]	(various)
					α (13%)	^275Hs
^280Ds^[n 5]	110	170	280.16131(89)#	6996359999999999999♠360+172 −16 µs^[5]^[6]^[7]	SF	(various)	0+
^281Ds^[n 6]	110	171	281.16451(59)#	9.6 s	SF (94%)	(various)	3/2+#
					α (6%)	^277Hs
^281mDs^[n 7]^[n 6]				3.7# min	α#	^277mHs#

備註:畫上#號的數據代表沒有經過實驗的證明，只是理論推測而已，而用括號括起來的代表數據不確定性。

同位素及核性質

核合成

能產生Z=110複核的目標、發射體組合

下表列出各種可用以產生110號元素的目標、發射體組合。

目標	發射體	CN	結果
^207Pb	^64Ni	^271Ds	反应成功
^208Pb	^64Ni	^272Ds	反應成功
^208Pb	^62Ni	^270Ds	反應成功
^209Bi	^59Co	^268Ds	反应成功
^232Th	^44Ca	^276Ds	至今失败
^232Th	^48Ca	^280Ds	反应成功
^233U	^40Ar	^273Ds	至今失败^[8]
^235U	^40Ar	^275Ds	至今失败^[8]
^238U	^40Ar	^278Ds	至今失败^[8]
^244Pu	^36S	^280Ds	尚未嘗試
^244Pu	^34S	^278Ds	反應成功
^248Cm	^30Si	^278Ds	尚未嘗試
^250Cm	^30Si	^280Ds	尚未嘗試
^249Cf	^26Mg	^275Ds	尚未嘗試
^251Cf	^26Mg	^277Ds	尚未嘗試

冷聚變

²⁰⁸Pb(⁶⁴Ni,xn)^272-xDs(x=1)

GSI的科學家在1986年研究了這條反應，但沒有成功。計算出的截面限制在12 pb。1994年，他們使用改進了的設施，成功地檢測到9顆²⁷¹Ds原子。GSI在2000年成功重現了這種反應，檢測到4個原子^{[9][10][11][12]} ，勞倫斯伯克利國家實驗室則在2000年和2004年探測到9顆原子，而2002年日本理化學研究所也測得14顆原子。^[13]

²⁰⁷Pb(⁶⁴Ni,xn)^271-xDs(x=1)

2000年10月至11月，GSI小組也在反應中使用²⁰⁷Pb目標體進行實驗，以尋找新的同位素²⁷⁰Ds。他們成功合成8個²⁷⁰Ds原子，其中包括基態²⁷⁰Ds和高自旋同核異構體^270mDs。^[14]

²⁰⁸Pb(⁶²Ni,xn)^270-xDs(x=1)

GSI的研究小組於1994年研究了這條反應，探測到3個²⁶⁹Ds原子。他們起初測定了第4條衰變鏈，但其後將其撤回。

²⁰⁹Bi(⁵⁹Co,xn)^268-xDs

俄羅斯杜布納的小組在1986年首次研究這個反應。他們無法檢測到任何原子，測量的截面限制在1 pb。1995年，勞倫斯伯克利國家實驗室報告表明，他們成功地在1n中子蒸發通道中檢測到²⁶⁷Ds的單個原子。然而他們沒有測量某些衰變，因此需要進一步研究來確認這一發現。^[15]

熱聚變

²³²Th(⁴⁸Ca,xn)^280-xDs

杜布納的團隊在1986年首次嘗試用熱核聚變合成鐽元素。他們無法測量任何自發裂變活動，計算出的截面限制在1 pb。1997年11月和1998年10月，同樣的團隊在三個不同的實驗中重新研究這種反應。他們的新方法使用⁴⁸Ca來合成超重元素。他們檢測到一些半衰期相對較長的自發裂變活動，並初步分配到衰變產物²⁶⁹Sg或²⁶⁵Rf，截面為5 pb。

²³²Th(⁴⁴Ca,xn)^276-xDs

杜布納小組在1986年和1987年進行了這種反應，並在這兩個實驗中測量到10毫秒的自發裂變活動，分配到²⁷²Ds，截面為10 pb。目前認為這項裂變活動並不是來自鐽同位素的。

²³⁸U(⁴⁰Ar,xn)^278-xDs

1987年，杜布納小組首次嘗試這種反應。他們只觀察到來自^240mfAm和^242mfAm的自發裂變，截面限制在1.6 pb。GSI小組於1990年首次研究這個反應，沒有檢測到任何鐽原子。2001年8月，GSI重複進行反應，但沒有成功，計算出的截面限制在1.0 pb。

²³⁶U(⁴⁰Ar,xn)^276-xDs

1987年，杜布納小組首次嘗試這種反應，但沒有觀察到自發裂變活動。

²³⁵U(⁴⁰Ar,xn)^275-xDs

1987年，杜布納小組首次嘗試這種反應，但沒有觀察到自發裂變活動。GSI團隊在1990年作進一步研究，同樣沒有檢測到鐽原子，截面限制在21 pb。

²³³U(⁴⁰Ar,xn)^273-xDs

GSI團隊在1990年首次嘗試這條反應，但沒有檢測到鐽原子，截面限制在21 pb。

²⁴⁴Pu(³⁴S,xn)^278-xDs(x=5)

1994年9月，杜布納小組在5n中子蒸發通道中檢測到²⁷³Ds的單個原子，截面只有400 fb。^[16]

作為衰變產物

科學家也曾在更重元素的衰變產物中發現鐽的同位素。

蒸發殘留	觀測到的鐽同位素
^293Lv, ^289Fl	^281Ds
^291Lv, ^287Fl, ^283Cn	^279Ds
^285Fl	^277Ds
^277Cn	^273Ds

在一些實驗中，²⁹³Lv和²⁸⁹Fl衰變所產生的鐽同位素以8.77 MeV的能量進行α衰變，半衰期為3.7分鐘。雖然未經證實，但這項活動極有可能是與一個亞穩態同核異構體^281mDs有關。

撤回的同位素

²⁸⁰Ds

首次合成鈇時所產生的兩個原子起初被認定為²⁸⁸Fl，其衰變到²⁸⁰Ds後進行自發裂變。後來該發現被改為²⁸⁹Fl，衰變產物則改為²⁸¹Ds。²⁸⁰Ds最终于2021年被发现，半衰期为360 µs，会自发裂变。^[5]

²⁷⁷Ds

1999年一項有關發現²⁹³Uuo的報告指出，²⁷⁷Ds以10.18 MeV能量進行α衰變，半衰期為3 ms。發現者於2001年撤回這項發現。這個同位素最後於2010年被合成，其衰變特性不符合此前的數據。

^273mDs

GSI在1996年合成²⁷⁷Cn（詳見鎶），其中一條衰變鏈以9.73 MeV能量進行α衰變，形成²⁷³Ds，半衰期為170毫秒。該數據無法得到證實，因此^273mDs目前還是未知的。

²⁷²Ds

在第一次嘗試合成鐽的實驗中，10毫秒的自發裂變活動被分配到²⁷²Ds，所用反應為²³²Th(⁴⁴Ca,4n)。該同位素的發現已被撤回。

核異構體

²⁸¹Ds

分別由²⁸⁹Fl或²⁹³Lv形成²⁸¹Ds的兩條衰變鏈相互存在矛盾。最常見的衰變模式是自發裂變，半衰期為11秒。一個未經證實的罕見衰變模式是能量為8.77MeV的α衰變，觀察到的半衰期為3.7分鐘。這種衰變路徑十分特別，很可能是源自同核異構體能級，但需要進一步研究來確認這些報告。

²⁷¹Ds

直接合成²⁷¹Ds的衰變數據清楚地表明存在兩個同核異構體。第一個所釋放的α粒子能量為10.74和10.69 MeV，半衰期為1.63毫秒；另一個的α粒子能量為10.71 MeV，半衰期為69毫秒。第一個同核異構體為基態，後者則為同核異能態。有科學家認為，由於兩種同核異構體的α衰變能量相近，因此同核異能態主要是以延遲同核異能躍遷的形式進行衰變的。

²⁷⁰Ds

直接和成²⁷⁰Ds的實驗結果明確表明存在兩個同核異構體。基態²⁷⁰Ds通過α衰變形成²⁶⁶Hs，途中釋放一顆能量為11.03 MeV的α粒子，半衰期為0.1毫秒。亞穩態同樣進行α衰變，期間放射能量為12.15、11.15和10.95 MeV的α粒子，半衰期為6毫秒。亞穩態在釋放12.15 MeV能量的α粒子後，會形成²⁶⁶Hs的基態。這表明該亞穩態的能量比基態高出1.12 MeV。

同位素產量

下表列出直接合成鐽的聚變核反應的截面和激發能量。粗體數據代表從激發函數算出的最大值。+代表觀測到的出口通道。

冷聚變

發射體	目標	CN	1n	2n	3n
^62Ni	^208Pb	^270Ds	3.5 pb
^64Ni	^208Pb	^272Ds	15 pb, 9.9 MeV

理論計算

衰變特性

理論對不同鐽同位素半衰期的估值與實驗結果相符。^[17][18]尚未被發現的同位素²⁹⁴Ds的中子數為幻數，其α衰變半衰期預計長達311年。^[19][20]

蒸發殘留物截面

下表列出各種目標-發射體組合，並給出最高的預計產量。

MD：多面；DNS：雙核系統；σ：截面

目標	發射體	CN	通道（產物）	σmax	模型	參考資料
^208Pb	^64Ni	^272Ds	1n (^271Ds)	10 pb	DNS	^[21]
^232Th	^48Ca	^280Ds	4n (^276Ds)	0.2 pb	DNS	^[22]
^230Th	^48Ca	^278Ds	4n (^274Ds)	1 pb	DNS	^[22]
^238U	^40Ar	^278Ds	4n (^274Ds)	2 pb	DNS	^[22]

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註釋

1. 简称：
   SF：自发裂变
2. 未确认的同位素
3. 并非直接合成产生，而是以²⁸⁵Fl的衰变产物发现
4. 并非直接合成产生，而是以²⁸³Cn的衰变产物发现
5. 并非直接合成产生，而是以²⁸⁸Fl的衰变产物发现
6. 并非直接合成产生，而是以²⁸⁹Fl的衰变产物发现
7. 未确认的同核异构体

参考文獻

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