Øya stabilitet er det fantastiske stedet der det er tungt isotoper av elementer holde seg lenge nok til å bli studert og brukt. "Øya" ligger i et hav av radioisotoper som forfaller til datterkjerner så raskt det er vanskelig for forskere å bevise at elementet fantes, langt mindre bruk av isotopen til et praktisk applikasjon.
Key Takeaways: Island of Stability
- De øy av stabilitet refererer til et område i det periodiske systemet som består av supertunge radioaktive elementer som har minst en isotop med relativt lang halveringstid.
- De kjernefysisk skallmodell brukes til å forutsi plasseringen av "øyene", basert på å maksimere den bindende energien mellom protoner og nøytroner.
- Isotoper på "øya" antas å ha "magiske tall" av protoner og nøytroner som lar dem opprettholde en viss stabilitet.
- Element 126, skulle den noen gang bli produsert, antas det å ha en isotop med lang nok halveringstid til at den kan studeres og potensielt brukes.
Øyens historie
Glenn T. Seaborg myntet uttrykket "øy av stabilitet" på slutten av 1960-tallet. Ved hjelp av kjerneskallmodellen foreslo han å fylle energinivåene til et gitt skall med det optimale antallet
protoner og nøytroner ville maksimere bindende energi per nukleon, noe som tillater den bestemte isotopen å ha lengre tid halvt liv enn andre isotoper, som ikke hadde fylte skjell. Isotoper som fyller kjerneskall har det som kalles "magiske tall" av protoner og nøytroner.Finne øya stabilitet
Plasseringen av stabilitetsøya er forutsagt basert på kjente isotoperhalveringstider og spådd halveringstid for elementer som ikke er observert, basert på beregninger som er avhengige av at elementene oppfører seg som de over dem på det periodiske systemet (kongenere) og adlyde ligninger som står for relativistiske effekter.
Beviset på at konseptet "øy av stabilitet" er lyd kom da fysikere syntetiserte element 117. Selv om isotopen på 117 forfalt veldig raskt, var et av produktene i dens forfallskjede en isotop av lawrencium som aldri hadde blitt observert før. Denne isotopen, lawrencium-266, viste en halveringstid på 11 timer, som er ekstra lang for et atom med et så tungt element. Tidligere kjente isotoper av lawrencium hadde færre nøytroner og var mye mindre stabile. Lawrencium-266 har 103 protoner og 163 nøytroner, og antydet til uoppdagede magiske tall som kan brukes til å danne nye elementer.
Hvilke konfigurasjoner kan ha magiske tall? Svaret avhenger av hvem du spør, fordi det er et spørsmål om beregning, og det er ikke standard sett med ligninger. Noen forskere antyder at det kan være en øy med stabilitet rundt 108, 110 eller 114 protoner og 184 nøytroner. Andre antyder en sfærisk kjerne med 184 nøytroner, men 114, 120 eller 126 protoner fungerer kanskje best. Unbihexium-310 (element 126) er "dobbelt magi" fordi protonnummeret (126) og nøytronummeret (184) begge er magisk nummer. Imidlertid ruller du de magiske terningene, data hentet fra syntesen av elementene 116, 117 og 118 peker mot økende halveringstid når nøytronetallet nærmet seg 184.
Noen forskere mener den beste stabilitetsøya kan eksistere ved mye større atomnummer, som rundt element nummer 164 (164 protoner). Teoretikere undersøker regionen der Z = 106 til 108 og N er rundt 160-164, som virker tilstrekkelig stabil med hensyn til beta-forfall og fisjon.
Lage nye elementer fra øya stabilitet
Selv om forskere kan være i stand til å danne nye stabile isotoper av kjente elementer, har vi ikke teknologien til å gå mye forbi 120 (arbeid som er i gang). Det er sannsynligvis en ny partikkelakselerator som må konstrueres som vil kunne fokusere på et mål med større energi. Vi må også lære å lage større mengder kjent tung nuklider å tjene som mål for å lage disse nye elementene.
Nye atomkjerneformer
Det vanlige atomkjernen ligner en solid ball av protoner og nøytroner, men atomer av elementer på stabilitetsøya kan ta nye former. En mulighet vil være en bobleformet eller hul kjerne, med protonene og nøytronene som en slags skall. Det er vanskelig å forestille seg hvordan en slik konfigurasjon kan påvirke egenskapene til isotopen. En ting er sikkert, men... det er nye elementer som ennå ikke er oppdaget, så fremtidens periodiske tabell vil se veldig annerledes ut enn den vi bruker i dag.