Ubn

Ubn（英語：Unbinilium，化學符號為Ubn）是一種尚未被發現的化學元素，原子序數是120。在元素週期表中排列在第8周期、2族。其中子數為幻數，根據穩定島理論推測其半衰期极長。

Ubn   ₁₂₀Ubn

氫（非金屬） 氦（惰性氣體） 鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體） 鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體） 鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體） 銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體） 銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體） 鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體） Uue（預測為鹼金屬） Ubn（預測為鹼土金屬） Ubu（化學性質未知） 144 Uqq（化學性質未知） 145 Uqp（化學性質未知） 146 Uqh（化學性質未知） 147 Uqs（化學性質未知） 148 Uqo（化學性質未知） 149 Uqe（化學性質未知） 150 Upn（化學性質未知） 151 Upu（化學性質未知） 152 Upb（化學性質未知） 153 Upt（化學性質未知） 154 Upq（化學性質未知） 155 Upp（化學性質未知） 156 Uph（化學性質未知） 157 Ups（化學性質未知） 158 Upo（化學性質未知） 159 Upe（化學性質未知） 160 Uhn（化學性質未知） 161 Uhu（化學性質未知） 162 Uhb（化學性質未知） 163 Uht（化學性質未知） 164 Uhq（化學性質未知） 165 Uhp（化學性質未知） 166 Uhh（化學性質未知） 167 Uhs（化學性質未知） 168 Uho（化學性質未知） 169 Uhe（化學性質未知） 170 Usn（化學性質未知） 171 Usu（化學性質未知） 172 Usb（化學性質未知） 122 Ubb（化學性質未知） 123 Ubt（化學性質未知） 124 Ubq（化學性質未知） 125 Ubp（化學性質未知） 126 Ubh（化學性質未知） 127 Ubs（化學性質未知） 128 Ubo（化學性質未知） 129 Ube（化學性質未知） 130 Utn（化學性質未知） 131 Utu（化學性質未知） 132 Utb（化學性質未知） 133 Utt（化學性質未知） 134 Utq（化學性質未知） 135 Utp（化學性質未知） 136 Uth（化學性質未知） 137 Uts（化學性質未知） 138 Uto（化學性質未知） 139 Ute（化學性質未知） 140 Uqn（化學性質未知） 141 Uqu（化學性質未知） 142 Uqb（化學性質未知） 143 Uqt（化學性質未知） ※註：119號及以後的元素並無公認的排位，上表 之排位是從理論計算的電子排布推論而得的一種 鐳 ↑ Ubn ↓ (Usn) Uue ← Ubn → Ubu
概況
名稱·符號·序數	Unbinilium·Ubn·120
元素類別	未知 可能為鹼土金屬
族·週期·區	2 ·8·s
標準原子質量	未知
电子排布	[Og] 8s^2 （預測^[1]） 2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 2 （預測）
物理性質
物態	固體（預測）^[1]
密度	（接近室温） 7（預測）^[1] g·cm^−3
熔点	953 K，680 °C，1256（預測）^[1] °F
蒸氣壓
原子性質
氧化态	2, 4（預測）^[1]
电离能	第一：578.9（預測）^[1] kJ·mol^−1
原子半径	200（預測）^[1] pm
最穩定同位素
主条目：Ubn的同位素 同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰變 方式 能量（MeV） 產物 ^295Ubn（預測）^[2]^[3] syn 40 μs α ^291Og ^296Ubn（預測）^[3] syn 7 μs α ^292Og

概述

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参见：超重元素 § 概论

 

核聚变反应的图示。两个原子核融合成一个，并发射出一个中子。在这一刻，这个反应和用来创造新元素的反应是相似的，唯一可能的区别是它有时会释放几个中子，或者根本不释放中子。

外部视频链接
基于澳大利亚国立大学的计算，核聚变未成功的可视化^[4]

超重元素^[a]的原子核是在两个不同大小的原子核^[b]的聚变中产生的。粗略地说，两个原子核的质量之差越大，两者发生反应的可能性就越大。^[10]由较重原子核组成的物质会作為靶子，被较轻原子核的粒子束轰击。两个原子核只能在距离足够近的时候，才能聚变成一个原子核。原子核（全部都有正电荷）会因为静电排斥而相互排斥，所以只有两个原子核的距离足够短时，强核力才能克服这个排斥力并发生聚变。粒子束因此被粒子加速器大大加速，以使这种排斥力与粒子束的速度相比变得微不足道。^[11]不过，只是靠得足够近不足以使两个原子核聚变：当两个原子核逼近彼此时，它们通常会在一起约10⁻²⁰秒后裂变（产物不需要和反应物相同），而非形成单独的原子核。^[11][12]如果聚变发生了，两个原子核产生的一个原子核会处于激发态^[13]，被称为复合原子核（英语：compound nucleus），非常不稳定。^[11]为了达到更稳定的状态，这个暂时存在的原子核可能会直接核裂变，^[14]或是放出一些带走激发能量的中子。如果这些激发能量不足以使中子被放出，复合原子核就会放出γ射线。这个过程会在原子核碰撞后的10⁻¹⁶秒发生，并创造出更稳定的原子核。^[14]联合工作团队（英语：IUPAC/IUPAP Joint Working Party）（JWP）定义，化学元素的原子核只有10⁻¹⁴秒内不进行放射性衰变，才能被识别出来，这个值大约是原子核得到它的外层电子，显示其化学性质所需的时间。^[15][c]

粒子束穿过目标后，会到达下一个腔室——分离室。如果反应产生了新的原子核，它就会被这个粒子束携带。^[17]在分离室中，新产生的原子核会从其它核素（原本的粒子束和其它反应产物）中分离，^[d]并转移到半导体探测器（英语：Semiconductor detector）中，在这里停止原子核。这时标记撞击探测器的确切位置、能量和到达时间。^[17]这个转移需要10⁻⁶秒的时间，意即这个原子核需要存活这么长的时间才能被检测到。^[20]衰变被记录后，这个原子核被再次记录，并测量位置、衰变能量和衰变时间。^[17]

原子核的稳定性源自于强核力，但强核力的作用距离很短，随着原子核越来越大，强核力对最外层的核子（质子和中子）的影响减弱。同时，原子核会被质子之间，范围不受限制的静电排斥力撕裂。^[21]超重元素^[22]的主要衰变方式——α衰变和自发裂变都是这种排斥引起的。^[e]α衰变由发射出去的α粒子记录，在实际衰变之前很容易确定衰变产物。如果这样的衰变或一系列连续衰变产生了一个已知的原子核，则可以很容易地确定反应的原始产物。^[f]（衰变链中的所有衰变都必须在同一个地方发生。）^[17] 已知的原子核可以通过它经历的衰变的特定特征来识别，例如衰变能量（或更具体地说，发射粒子的动能）。^[g]然而，自发裂变会产生各种分裂产物，因此无法从其分裂产物确定原始核素。^[h]

嘗試合成超重元素的物理学家可以获得的信息是探测器收集到的信息：粒子到达探测器的位置、能量和时间，以及粒子衰变的信息。物理学家分析这些数据并试图得出结论，確認它确实是由新元素引起的，而非由不同的核素引起的。如果提供的数据不足以得出创造出来的核素确实是新元素的结论，并且对观察到的影响没有其他解释，就可能在解释数据时出现错误。^[i]

合成嘗試

2002年，尤里·奥加涅相在俄羅斯杜布納的團隊於聯合核研究所（JINR）首次發現並觀測鿫原子的衰變，^[34] 之後打算製作類似的實驗：從⁵⁸Fe和²⁴⁴Pu製造Ubn。^[35] Ubn同位素的半衰期預計以微秒計。^[36][37]

同位素与核特性

能产生Z=120复核的目标、发射体组合

下表包含了各種實驗可用於形成複合核的原子序為120。

達到Z=120复核的元素組合

目標	發射體	CN	結果
^232Th	^70Zn	^302Ubn	尚未嘗試
^238U	^64Ni	^302Ubn	失敗, σ < 94 fb
^244Pu	^58Fe	^302Ubn	失敗, σ < 0.4 pb
^248Cm	^54Cr	^302Ubn	尚未嘗試
^249Cf	^50Ti	^299Ubn	尚未嘗試
^257Fm	^48Ca	^305Ubn	尚未嘗試

蒸发截面理论计算

下表列出各种目标-发射体组合，并给出最高的预计产量。

MD = 多面；DNS = 双核系统； σ = 截面

目标	发射体	CN	通道（产物）	σ max	模型	参考资料
^208Pb	^88Sr	^296Ubn	1n (^295Ubn)	70 fb	DNS	^[38]
^208Pb	^87Sr	^295Ubn	1n (^294Ubn)	80 fb	DNS	^[38]
^208Pb	^88Sr	^296Ubn	1n (^295Ubn)	<0.1 fb	MD	^[39]
^238U	^64Ni	^302Ubn	3n (^299Ubn)	3 fb	MD	^[39]
^238U	^64Ni	^302Ubn	2n (^300Ubn)	0.5 fb	DNS	^[40]
^238U	^64Ni	^302Ubn	4n (^298Ubn)	2 ab	DNS-AS	^[41]
^244Pu	^58Fe	^302Ubn	4n (^298Ubn)	5 fb	MD	^[39]
^244Pu	^58Fe	^302Ubn	3n (^299Ubn)	8 fb	DNS-AS	^[41]
^248Cm	^54Cr	^302Ubn	3n (^299Ubn)	10 pb	DNS-AS	^[41]
^248Cm	^54Cr	^302Ubn	4n (^298Ubn)	30 fb	MD	^[39]
^249Cf	^50Ti	^299Ubn	4n (^295Ubn)	45 fb	MD	^[39]
^249Cf	^50Ti	^299Ubn	3n (^296Ubn)	40 fb	MD	^[39]
^257Fm	^48Ca	^305Ubn	3n (^302Ubn)	70 fb	DNS	^[40]

注释

1. 在核物理学中，如果一个元素有高原子序，就可以被称为重元素。82号元素铅就是重元素的例子。“超重元素”这一词通常指原子序大于103的元素（尽管也有其它的定义，例如原子序大于100^[5]或112。^[6]有时这一词和锕系后元素是同义词，将超重元素的上限定在还未发现的超锕系元素的开始。）^[7]（那个元素的）“超重同位素”和“超重核素”顾名思义——分别是（那个元素的）高质量同位素和高质量的核素。
2. 2009年，由尤里·奥加涅相引领的团队在JINR发表了他们通过对称的¹³⁶Xe + ¹³⁶Xe反应，尝试合成钅黑的结果。他们未能在这个反应中观察到单个原子，因此对截面设置了上限，即核反应概率的度量为2.5 pb。^[8]作为比较，发现钅黑的反应²⁰⁸Pb + ⁵⁸Fe的截面约为20 pb（进一步来说，为19+19
   -11 pb），符合发现者的预测。^[9]
3. 这个值也标志着普遍接受的复合原子核寿命上限。^[16]
4. 这种分离是基于产生的原子核会比未反应的粒子束更慢地通过目标。分离器中包含电场和磁场，它们对运动粒子的影响会因粒子的特定速度而被抵消。^[18]飞行时间质谱法（英语：Time-of-flight mass spectrometry）和反冲能量的测量也有助于这种分离，两者结合可以估计原子核的质量。^[19]
5. 不是所有放射性衰变都是因为静电排斥力导致的。举个例子，β衰变是弱核力导致的。^[23]
6. 由于原子核的质量不是直接测量的，而是根据另一个原子核的质量计算得出的，因此这种测量称为间接测量。直接测量也是有可能的，但在大多数情况下，它们仍然无法用于超重原子核。^[24]2018年，LBNL首次直接测量了超重原子核的质量，^[25]它的质量是根据转移后原子核的位置确定的（位置有助于确定其轨迹，这与原子核的质荷比有关，因为转移是在有磁铁的情况下完成的）。^[26]
7. 如果在真空中发生衰变，那么由于孤立系统在衰变前后的总动量必须保持守恒，衰变产物也将获得很小的速度。这两个速度的比值以及相应的动能比值与两个质量的比值成反比。衰变能量等于α粒子和衰变产物的已知动能之和。^[27]这些计算也适用于实验，但不同之处在于原子核在衰变后不会移动，因为它与探测器相连。
8. 自发裂变是由苏联科学家格奥尔基·弗廖罗夫发现的。^[28]LBL的科学家们认为自发裂变的信息不足以声称合成元素，他们认为对自发裂变的研究还不够充分，无法将其用于识别新元素，因为很难确定复合原子核是不是仅喷射中子，而不是质子或α粒子等带电粒子。^[16]因此他们更喜欢通过连续的α衰变将新的同位素与已知的同位素联系起来。^[28]
9. 举个例子，1957年，元素102在瑞典斯德哥尔摩省斯德哥尔摩的诺贝尔物理研究所被错误地鉴定。^[29]早先没有关于该元素发现的明确声明，所以由它的瑞典、美国和英国发现者命名为nobelium。后来证明这个元素的鉴定是错误的。^[30]第二年，RL无法重现瑞典的结果，而是宣布他们合成了该元素，这一说法后来也被驳回。^[30] JINR坚持认为他们是第一个发现该元素的人，并为新元素建议命名为joliotium，^[31]而这个名称也没有被接受（JINR后来认为元素102的命名是仓促的）。^[32]这个名称是在IUPAC对元素发现优先权的裁决的书面答复中提出的，该裁决于1992年9月29日签署。^[32]但由于其广泛使用，“nobelium”这个名称仍然保持不变。^[33]

參考文獻

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參見

• 稳定元素岛：鈇–120号元素– 126号元素
• 元素
• 元素周期表
• 幻数

外部連結

• 元素Ubn在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
• WebElements.com – Ubn（英文）