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𨨏的同位素

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𨨏（107Bh）是一种人造元素。和其它人造元素一样，𨨏没有稳定同位素。第一个被人工合成的𨨏同位素是1981年合成的262Bh。目前一共发现了11种𨨏的同位素和1个同核异构体，其中最稳定的是半衰期2.4分钟的270Bh，但未确认的278Bh可能会有更长的11.5分钟半衰期。

主要的𨨏同位素
同位素 衰变
丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量
（MeV） 		产物
267Bh 人造 22 秒 α 8.83 263Db
270Bh 人造 2.4 分钟[1] α 8.93 266Db
274Bh 人造 57 秒[2] α 8.94 270Db
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图表

符号 Z N 同位素质量（u）
[n 1][n 2] 		半衰期
[n 2] 		衰变
方式[3] 		衰变
产物
 原子核
自旋
激发能量[n 2]
260Bh 107 153 260.12166(26)# 41(14) ms α 256Db
261Bh 107 154 261.12146(22)# 12.8(3.2) ms α (95%?) 257Db (5/2−)
SF (5%?) (various)
262Bh 107 155 262.12297(33)# 84(11) ms α (80%) 258Db
SF (20%) (various)
262mBh 220(50) keV 9.5(1.6) ms α (70%) 258Db
SF (30%) (various)
264Bh[n 3] 107 157 264.12459(19)# 1.07(21) s α (86%) 260Db
SF (14%) (various)
265Bh 107 158 265.12491(25)# 1.19(52) s α 261Db
266Bh[n 4] 107 159 266.12679(18)# 2.5(1.6) s α 262Db
267Bh 107 160 267.12750(28)# 22(10) s
[17(+14−6) s] 		α 263Db
270Bh[n 5] 107 163 270.13336(31)# 3.8(3.0) min α 266Db
271Bh[n 6] 107 164 271.13526(48)# 1.5 s α 267Db
272Bh[n 7] 107 165 272.13826(58)# 8.8(2.1) s α 268Db
274Bh[n 8] 107 167 274.14355(65)# 44+34
−13 s[2] 		α 270Db
  1. ^ 画上#号的数据代表没有经过实验的证明，仅为理论推测。
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 用括号括起来的数据代表不确定性。
  3. ^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of 272Rg
  4. ^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of 278Nh
  5. ^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of 282Nh
  6. ^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of 287Mc
  7. ^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of 288Mc
  8. ^ Not directly synthesized, occurs in decay chain of 294Ts
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𨭎的同位素 𨨏的同位素 𨭆的同位素

核合成

主条目：𨨏的同位素

𨨏等超重元素的合成方法是将两种较轻的元素通过粒子加速器相互高速撞击，并以此产生核聚变反应。多数𨨏同位素都可以用这种方法合成，但某些较重的同位素则目前只在原子序更高的元素的衰变产物当中发现。[4]

根据所用能量的高低，核合成分为“热”和“冷”两类。在热核聚变反应中，低质量、高能的发射体朝著高质量目标（锕系元素）加速，产生处于高激发能的复核（约40至50 MeV），再裂变或蒸发出3至5颗中子。[5]在冷核聚变反应中，聚变所产生的复核有著低激发能（约10至20 MeV），因此这些产物的裂变可能性较低。复核冷却至基态时，会只射出1到2颗中子，因此产物的含中子量更高。[4]冷核聚变一词在此指的不是在室温下发生的核聚变反应（见冷核聚变）。[6]

冷核聚变

在1981年重离子研究所团队成功合成𨨏之前，杜布纳联合核研究所的科学家曾于1976年尝试进行冷核聚变合成𨨏。他们探测到两次自发裂变事件，半衰期分别为1至2毫秒和5秒。根据别的冷核聚变反应推断，两次裂变分别来自于261Bh和257Db。不过，之后的证据降低了261Bh的自发裂变支链，因此事件指定为𨨏的确定性也大大降低。指定为𬭊的裂变事件之后改为指向258Db，而2毫秒长的自发裂变事件则指定为258Rf的33%电子捕获支链。[7]重离子研究所团队在1981年研究了这条反应，并成功发现𨨏。利用衰变母子体关系法，他们探测到5个262Bh原子。[8]1987年，来自杜布纳的内部报告指出，其团队曾经直接探测到261Bh的自发裂变。重离子研究所团队又在1989年进一步研究这条反应，并在测量1n和2n激发函数时，发现了新同位素261Bh，但是并没有探测到261Bh的自发裂变支链。[9]2003年，他们利用新制造的三氟化铋（BiF3）目标继续进行研究，并取得更多有关262Bh及其衰变产物258Db的数据。2005年，由于质疑此前数据的准确性，位于劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的团队重新测量了1n激发函数。他们观测到18个262Bh原子和3个261Bh原子，并证实了262Bh的两个同核异构体。[10]

2007年，LBNL的团队研究了类似的反应，首次使用铬-52发射体寻找最轻的𨨏同位素260Bh：

209
83Bi
 + 52
24Cr
 → 260
107Bh
 +
n

研究人员成功探测到8个260Bh原子，它们经过α衰变形成256Db，期间放射的α粒子能量为10.16 MeV。这种能量显示N=152的闭核持续有著稳定的作用。[11]

杜布纳的团队在1976年在一系列利用冷核聚变产生新元素的实验中，研究了铅-208目标和锰-55发射体之间的反应：

208
82Pb
 + 55
25Mn
 → 262
107Bh
 +
n

他们观测到与铋-209和铬-54之间反应相同的自发裂变事件，并同样指向261Bh和257Db。之后的证据表示事件应该改为指向258Db和258Rf（见上）。[7]1983年，他们重新进行实验，并用到新的方法：测量经化学分离出的衰变产物的α衰变。研究人员探测到来自衰变产物262Bh的α衰变，加强证实𨨏原子核的成功合成。[7]位于LBNL的团队之后详细研究这条反应，并在2005年探测到33次262Bh的衰变及2个261Bh原子。这确定了这条反应释放一颗中子的激发函数，以及提供了有关两种262Bh同核异构体的光谱数据。2006年重复进行这条反应时研究了释放两颗中子的激发函数。该团队发现，释放一颗中子的反应的截面比使用209Bi目标的相应反应较高，著与预期的相反。要得出其原因则需要进一步的研究。[12][13]

热核聚变

劳伦斯伯克利国家实验室首次于2006年研究了铀-238目标与磷-31发射体之间的反应。

238
92U
 + 31
15P
 → 264
107Bh
 + 5
n

实验结果还没有被发布，但初步结果似乎表明可能来自264Bh的自发裂变。[14]

位于中国兰州近代物理中心（IMP）研究了鋂-243目标与镁-26发射体之间的反应，以合成新的同位素265Bh，以及搜集有关266Bh的更多数据：

243
95Am
 + 26
12Mg
 → 269−x
107Bh
 + x
n
 (x = 3, 4, 5)

研究人员进行了两组实验，并测量了释放3、4或5颗中子的部分激发函数。[15]

日本理化学研究所的团队首次于2008年研究了锔-248目标和钠-23之间的反应，以了解266Bh的衰变属性。该同位素是他们所声称的鿭衰变链中的产物：[16]

248
96Cm
 + 23
11Na
 → 271−x
107Bh
 + x
n
 (x = 4, 5)

同位素266Bh进行α衰变，能量为9.05至9.23 MeV。这项结果在2010年得到进一步证实。[17]

首次利用热核聚变尝试合成𨨏的实验是在1979年由杜布纳的团队进行的。他们使用氖-22发射体和锫-249目标：

249
97Bk
 + 22
10Ne
 → 271−x
107Bh
 + x
n
 (x = 4, 5)

该反应在1983年得到重复，与首次一样，研究团队并没有探测到任何来自𨨏原子核的自发裂变。更近期的实验利用热核聚变合成高中子数的稳定的𨨏同位素，从而首次开始对𨨏进行化学研究。1999年，劳伦斯伯克利国家实验室的团队声称发现了长半衰期的267Bh（5个原子）和266Bh（1个原子）同位素。[18]两者之后都得到了证实。[19]位于瑞士伯尔尼的保罗谢尔研究所（PSI）其后在第一次实际研究𨨏的化学特性时，又合成了6个267Bh原子。[20]

作为衰变产物

在衰变过程中发现的𨨏同位素
蒸发残馀 𨨏同位素
294Ts, 290Mc, 286Nh, 282Rg, 278Mt 274Bh[21]
288Mc, 284Nh, 280Rg, 276Mt 272Bh[22][23]
287Mc, 283Nh, 279Rg, 275Mt 271Bh[22]
282Nh, 278Rg, 274Mt 270Bh[22]
278Nh, 274Rg, 270Mt 266Bh[23]
272Rg, 268Mt 264Bh[24]
266Mt 262Bh[25]

𨨏也在更高原子序的元素衰变时作为产物被发现。鿏是其中一种这样的元素，它共有7个已知的同位素，全部都进行α衰变，形成𨨏原子核，质量数从262到274不等。鿏本身也可以是𬬭、鿭、镆或鿬的衰变产物。至今发现的元素当中，除以上的之外没有别的可以衰变成𨨏。[26]例如在2010年1月，杜布纳的研究团队通过Ts的α衰变链发现了𨨏-274：[21]

294
117Ts
 → 290
115Mc
 + 4
2He
290
115Mc
 → 286
113Nh
 + 4
2He
286
113Nh
 → 282
111Rg
 + 4
2He
282
111Rg
 → 278
109Mt
 + 4
2He
278
109Mt
 → 274
107Bh
 + 4
2He

参考文献

  1. ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K.; Kovrizhnykh, N. D.; et al. New isotope 286Mc produced in the 243Am+48Ca reaction. Physical Review C. 2022, 106 (64306). Bibcode:2022PhRvC.106f4306O. doi:10.1103/PhysRevC.106.064306. 
  2. ^ 2.0 2.1 Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties (PDF). Chinese Physics C. 2021, 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae. 
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  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Barber, R. C.; Greenwood, N. N.; Hrynkiewicz, A. Z.; Jeannin, Y. P.; Lefort, M.; Sakai, M.; Ulehla, I.; Wapstra, A. P.; Wilkinson, D. H. Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements (Note: for Part I see Pure Appl. Chem., Vol. 63, No. 6, pp. 879-886, 1991). Pure and Applied Chemistry. 1993, 65 (8): 1757. doi:10.1351/pac199365081757. 
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  9. ^ Münzenberg, G.; Armbruster, P.; Hofmann, S.; Heßberger, F. P.; Folger, H.; Keller, J. G.; Ninov, V.; Poppensieker, K.; Quint, A. B. Element 107. Zeitschrift für Physik A. 1989, 333 (2): 163. Bibcode:1989ZPhyA.333..163M. doi:10.1007/BF01565147. 
  10. ^ "Entrance Channel Effects in the Production of 262,261Bh" （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Nelson et al., LBNL repositories 2005. Retrieved on 2008-03-04
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