Изотопи на сиборгиумот

Сиборгиумот (<sub>106</sub> Sg) — синтетички елемент и затоа нема стабилни изотопи. Не може да се даде стандардна атомска тежина. Првиот изотоп кој бил синтетизиран бил <sup>263</sup>Sg во 1974 година. Познати се тринаесет радиоизотопи од <sup>258</sup>Sg до <sup>27</sup> Sg и пет познати изомери (<sup>259m</sup> Sg, <sup>261m</sup>Sg, <sup>263m</sup>Sg, <sup>265m</sup>Sg и <sup>267m</sup>Sg). Најдолговечни изотопи се <sup>267</sup>Sg со полураспад од 9,8 минути и <sup>269</sup>Sg со полураспад од 5 минути. Поради малиот број на мерења и последователните преклопувачки мерни несигурности на ниво на доверба што одговара на едно стандардно отстапување, не може да се направи дефинитивно доделување на најстабилниот изотоп.
1 Список на изотопи
<sup>258</sup>Sg, 106, 152, 258.11298(44)#, 2.7(5) ms[], SF, (различен), 0+
<sup>259</sup>Sg, 106, 153, 259.11440(13)#, 402(56) ms, α, <sup>255</sup>Rf, (11/2−)
β<sup>+</sup> (<1%), <sup>259</sup>Db
СЦ (rare), (различен)
<sup>259m</sup>Sg, 87 keV, 226(27) ms, α (97%), <sup>261</sup>Sg, (1/2+)
СЦ (3%), (различен)
β<sup>+</sup> (<1%), <sup>259</sup>Db
<sup>260</sup>Sg, 106, 154, 260.114384(22), 4.95(33) ms, СЦ (71%), (различен), 0+
α (29%), <sup>256</sup>Rf
<sup>261</sup>Sg, 106, 155, 261.115949(20), 183(5) ms, α (98.1%), <sup>257</sup>Rf, (3/2+)
β<sup>+</sup> (1.3%), <sup>261</sup>Db
СЦ (0.6%), (различен)
<sup>261m</sup>Sg, 100(50)# keV, 9.3(1.8) μs[], ИП, <sup>261</sup>Sg, 7/2+#
<sup>262</sup>Sg, 106, 156, 262.11634(4), 10.3(1.7) ms, СЦ (94%), (различен), 0+
α (6%), <sup>258</sup>Rf
<sup>263</sup>Sg, 106, 157, 263.11829(10)#, 940(140) ms, α (87%), <sup>259</sup>Rf, 9/2+#
СЦ (13%), (различен)
<sup>263m</sup>Sg, 51(19)# keV, 420(100) ms, α, <sup>259</sup>Rf, 3/2+#
<sup>264</sup>Sg, 106, 158, 264.11893(30)#, 37 ms, СЦ, (различен), 0+
<sup>265</sup>Sg, 106, 159, 265.12109(13)#, α, <sup>261</sup>Rf
<sup>265m</sup>Sg, α, <sup>261m</sup>Rf
<sup>266</sup>Sg, 106, 160, 266.12198(26)#, 390(110) ms, СЦ, (различен), 0+
<sup>267</sup>Sg<ref, 106, 161, 267.12436(30)#, α, <sup>263m</sup>Rf, 9/2#
<sup>267m</sup>Sg<ref, 110 keV#, СЦ, (различен), 1/2#
<sup>268</sup>Sg, 106, 162, 268.12539(50)#, СЦ, (различен), 0+
<sup>269</sup>Sg, 106, 163, 269.12863(39)#, α, <sup>265</sup>Rf
СЦ<ref, (различен)
<sup>271</sup>Sg, 106, 165, 271.13393(63)#, α (73%), <sup>267</sup>Rf, 3/2+#
СЦ (27%), (различен)
2 Нуклеосинтеза
Цел, Проектил, CN, Резултат
<sup>208</sup>Pb, <sup>54</sup>Cr, <sup>262</sup>Sg, успешна реакција
<sup>207</sup>Pb, <sup>54</sup>Cr, <sup>261</sup>Sg, успешна реакција
<sup>206</sup>Pb, <sup>54</sup>Cr, <sup>260</sup>Sg, неуспешна реакција
<sup>208</sup>Pb, <sup>52</sup>Cr, <sup>260</sup>Sg, успешна реакција
<sup>209</sup>Bi, <sup>51</sup>V, <sup>260</sup>Sg, успешна реакција
<sup>238</sup>U, <sup>30</sup>Si, <sup>268</sup>Sg, успешна реакција
<sup>244</sup>Pu, <sup>26</sup>Mg, <sup>270</sup>Sg, допрва треба да се направи реакција
<sup>248</sup>Cm, <sup>22</sup>Ne, <sup>270</sup>Sg, успешна реакција
<sup>249</sup>Cf, <sup>18</sup>O, <sup>267</sup>Sg, успешна реакција
7.1 Ладно соединување
''Овој дел се занимава со синтезата на јадрата на сиборгиумот со таканаречените „ладни“ реакции на соединување.''''Ова се процеси кои создаваат сложени јадра при мала енергија на возбудување (~ 10-20 MeV, оттука и „ладно“), што доведува до поголема веројатност за преживување од цепење.''''Возбуденото јадро потоа се распаѓа до основната состојба преку емисија само на еден или два неутрони.''
2.1.1 208Pb(54Cr, xn) 262−xSg (x=1,2,3)
Првиот обид за синтеза на сиборгиумот во реакции на ладно соединување бил изведен во септември 1974 година од советски тим предводен од Г.Н. Флеров во Заедничкиот институт за јадрени истражувања во Дубна. Тие пријавиле дека произвеле активност од 0,48 секунди при спонтано цепење (СЦ), која ја доделиле на изотопот <sup>259</sup>Sg. Врз основа на подоцнежните докази, било предложено дека тимот најверојатно го измерил распаѓањето на <sup>260</sup>Sg и неговата ќерка <sup>256</sup>Rf. Подоцна било заклучено дека, во тоа време, резултатите биле недоволно убедливи.
Тимот на Дубна повторно го разгледал овој проблем во 1983-1984 година и успеал да открие 5 ms СЦ активност доделена директно на <sup>260</sup>Sg.
Тимот од Центарот за истражување на тешки јони (ЦИТЈ) ја проучувал оваа реакција за прв пат во 1985 година користејќи го подобрениот метод на корелација на генетските распаѓања родител-ќерка. Тие биле во можност да детектираат <sup>261</sup>Sg (x=1) и <sup>260</sup>Sg и измериле делумна 1n функција на возбудување на испарувањето на неутроните.
Во декември 2000 година, реакцијата била проучувана од тим во Големиот национален акцелератор за тешки јони (ГНАТЈ), Франција; тие биле во можност да детектираат 10 атоми од <sup>261</sup>Sg и 2 атоми од <sup>260</sup>Sg за да ги додадат на претходните податоци за реакцијата.
По надградбата на објектот, тимот на Центарот за истражување на тешки јони (ЦИТЈ) ја измерил функцијата на возбудување 1n во 2003 година користејќи метална оловна цел. Од важност, во мај 2003 година, тимот успешно ја заменил целта олово-208 со поотпорни цели од олово(II) сулфид (PbS), што ќе овозможи користење на поинтензивни зраци во иднина. Тие биле во можност да ги измерат функциите на побудување 1n,2n и 3n и ја извршиле првата детална алфа-гама спектроскопија на изотопот <sup>261</sup>Sg. Тие откриле ~ 1600 атоми од изотопот и идентификувале нови алфа линии, како и мерење на попрецизен полураспад и нови EЗ и СЦ разгранувања. Понатаму, тие биле во можност да ги детектираат К-зраците од изотопот на ќерката радерфордиум за прв пат. Тие, исто така, можеле да обезбедат подобрени податоци за <sup>260</sup>Sg, вклучително и пробно набљудување на изомерно ниво. Иследувањето било продолжено во септември 2005 година и март 2006 година. Акумулираното дело на <sup>261</sup>Sg било објавено во 2007 година. Работата во септември 2005 година, исто така, имала за цел да започне спектроскопски испитувања на <sup>260</sup>Sg.
Тимот од Националната лабораторија Лоренс Беркли (НЛЛБ) неодамна повторно ја проучувал оваа реакција во обид да ја погледне спектроскопијата на изотопот <sup>261</sup>Sg. Тие биле во можност да детектираат нов изомер, <sup>261m</sup>Sg, кој се распаѓа со внатрешна конверзија во основна состојба. Во истиот експеримент, тие исто така можеле да потврдат К-изомер кај ќерката <sup>257</sup>Rf, поточно <sup>257m2</sup> Rf.
2.1.2 207Pb( 54Cr, xn) 261−xSg (x=1,2)
Тимот во Дубна, исто така, ја проучувал оваа реакција во 1974 година со идентични резултати како и за нивните први експерименти со цел олово-208. Активностите на СЦ прво биле доделени на <sup>259</sup>Sg, а подоцна на <sup>260</sup>Sg и/или <sup>256</sup>Rf. Понатамошната работа во 1983-1984 година, исто така, открила активност од 5 ms доделена на родителот <sup>260</sup>Sg.
Тимот на Центарот за истражување на тешки јони (ЦИТЈ) ја проучувал оваа реакција за прв пат во 1985 година користејќи го методот на корелација на генетските распаѓања родител-ќерка. Тие биле во можност позитивно да идентификуваат <sup>259</sup>Sg како производ од 2n неутронскиот канал за испарување.
Реакцијата била дополнително искористена во март 2005 година, користејќи цели на PbS за да започне спектроскопско проучување на рамномерниот изотоп <sup>260</sup>Sg.
2.1.3 206Pb(54Cr, xn) 260−xSg
Оваа реакција била проучувана во 1974 година од тимот на Дубна. Тоа било искористено за да им помогне во нивното назначување на набљудуваните СЦ активности во реакциите со користење на цели Pb-207 и Pb-208. Тие не биле во можност да детектираат никакво спонтано цепење, што укажува на формирање на изотопи кои се распаѓаат првенствено со алфа-распад.
2.1.4 208Pb(52Cr, xn) 260−xSg (x=1,2)
Тимот од Дубна, исто така, ја проучувал оваа реакција во нивната серија реакции на ладно соединување изведени во 1974 година. Уште еднаш тие не биле во можност да откријат какви било активности на спонтано соединување. Реакцијата била повторно разгледана во 2006 година од страна на тимот на Националната лабораторија Лоренс Беркли (НЛЛБ) како дел од нивните иследувања за ефектот на изоспинот на проектилот и оттука масовниот број на јадрото на соединението врз приносот на остатоците од испарувањето. Тие биле во можност да идентификуваат <sup>259</sup>Sg и <sup>258</sup>Sg во нивното мерење на 1n возбудната функција.
2.1.5 209Bi(51V, xn) 260−xSg (x=2)
Тимот од Дубна, исто така, ја проучувал оваа реакција во нивната серија реакции на ладно соединување изведена во 1974 година. Уште еднаш тие не биле во можност да откријат какви било активности. Во 1994 година, синтезата на сиборгиумот била повторно разгледана со помош на оваа реакција од страна на тимот на Центарот за истражување на тешки јони (ЦИТЈ), со цел да се проучи новиот рамномерен изотоп <sup>258</sup>Sg. Десет атоми од <sup>258</sup>Sg биле откриени и распаднати со спонтано цепење.
2.2 Топло соединување
''Овој дел се занимава со синтезата на јадрата на морето со таканаречени „топли“ реакции на соединување.''''Ова се процеси кои создаваат сложени јадра при висока енергија на возбудување (~ 40-50 MeV, па оттука и „топли“), што доведува до намалена веројатност за преживување од цепење и квази-цепење.''''Возбуденото јадро потоа се распаѓа до основната состојба преку емисија на 3-5 неутрони.''
2.2.1 238U(30Si, xn) 268−xSg (x=3,4,5,6)
Оваа реакција првпат ја проучувале јапонските научници од Јапонскиот институт за истражување на атомска енергија (ЈИИАЕ) во 1998 година. Тие откриле активност на спонтано цепење, која привремено ја доделиле на новиот изотоп <sup>264</sup>Sg или <sup>263</sup>Db, формиран од електронски зафат (ЕЗ) од <sup>263</sup>Sg. Во 2006 година, тимовите на Центарот за истражување на тешки јони (ЦИТЈ) и Националната лабораторија Лоренс Беркли (НЛЛБ) ја проучувале оваа реакција користејќи го методот на корелација на генетските распаѓања родител-ќерка. Тимот на Националната лабораторија Лоренс Беркли (НЛЛБ) измерил функција на возбудување за 4n,5n и 6n каналите, додека тимот на ЦИТЈ можел да набљудува дополнителна 3n активност. Двата тима можеле да го идентификуваат новиот изотоп <sup>264</sup>Sg, кој се распаднал со краток животен век преку спонтано цепење.
2.2.2 248Cm(22Ne, xn) 270−x Sg (x=4?,5)
Во 1993 година, во Дубна, Јуриј Лазарев и неговиот тим го објавиле откривањето на долговечните <sup>266</sup>Sg и <sup>265</sup>Sg произведени во 4n и 5n каналите на оваа јадрена реакција по потрагата по изотопи на сиборгиум погодни за првата хемиска студија. Било објавено дека <sup>266</sup>Sg се распаднал за 8,57 MeV емисија на алфа-честички со проектиран полураспад од ~20 секунди, давајќи силна поддршка за стабилизирачкиот ефект на ''Z'' = 108, ''N'' = 162 затворени обвивки. Оваа реакција била проучена дополнително во 1997 година од страна на тим на Центарот за истражување на тешки јони (ЦИТЈ) и потврдени се родноста, режимот на распаѓање и полураспадот за <sup>266</sup>Sg и <sup>265</sup>Sg, иако сè уште има некои несогласувања. Во синтезата на <sup>270</sup>Hs (види хасиум), било откриено дека <sup>266</sup>Sg е подложен исклучиво на спонтано цепење со краток полураспад (T<sub>SF</sub> = 360 ms). Можно е ова да е основната состојба, (<sup>266g</sup>Sg) и дека другата активност, произведена директно, припаѓа на К-изомер со висок спин, <sup>266m</sup>Sg, но потребни се дополнителни резултати за да се потврди ова.
Една неодамнешна реевалуација на карактеристиките на распаѓање на <sup>265</sup>Sg и <sup>266</sup>Sg сугерира дека сите распаѓања до денес во оваа реакција биле всушност од <sup>265</sup>Sg, што постои во две изомерни форми. Првиот, <sup>265a</sup>Sg има главна алфа-линија на 8,85 MeV и пресметан полураспад од 8,9 s, додека <sup>265b</sup>Sg има енергија на распаѓање од 8,70 MeV и полураспад од 16,2 секунди. Двете изомерни нивоа се населени кога се произведуваат директно. Податоците од распаѓањето на <sup>269</sup>Hs покажуваат дека <sup>265b</sup>Sg се произведува за време на распаѓањето на <sup>269</sup>Hs и дека <sup>265b</sup>Sg се распаѓа во пократкотрајниот изотоп од <sup>261g</sup>Rf. Ова е во спротивност со доделувањето на долговечната алфа активност на <sup>266</sup>Sg, наместо тоа сугерирајќи дека <sup>266</sup>Sg претрпува цепење за кратко време.
Без оглед на овие задачи, реакцијата била успешно искористена во неодамнешните обиди за проучување на хемијата на сиборгиумот (види подолу).
2.2.3 249Cf(18O, xn) 267−xSg (x=4)
Синтезата на сиборгиумот за прв пат била реализирана во 1974 година од страна на тимот НЛЛБ/НЛЛЛ. Во нивниот експеримент за откривање, тие биле во можност да го применат новиот метод на корелација на генетските распаѓања родител-ќерка за да го идентификуваат новиот изотоп <sup>263</sup>Sg. Во 1975 година, тимот од Оук Риџ можел да ги потврди податоците за распаѓањето, но не можел да идентификува совпаѓачки рендгенски зраци за да докаже дека е произведен сиборгиумот. Во 1979 година, тимот во Дубна ја проучувал реакцијата со откривање на активности на спонтано цепење. Во споредба со податоците од Беркли, тие пресметале 70% цепење за <sup>263</sup>Sg. Оригиналната реакција на синтеза и откритие била потврдена во 1994 година од различен тим во Националната лабораторија Лоренс Беркли (НЛЛБ).
2.3 Распадни производи
Изотопи на сиборгиумот се забележани и при распаѓањето на потешките елементи. Досегашните набљудувања се сумирани во табелата подолу:
Остатоци од испарување, Набљудуван Sg-изотоп
<sup>291</sup> Lv, <sup>287</sup> Fl, <sup>283</sup> Cn, <sup>271</sup> Sg
<sup>285</sup> Фл, <sup>269</sup> Sg
<sup>276</sup> Ds, <sup>272</sup> Hs, <sup>268</sup> Sg
<sup>275</sup> Ds, <sup>271</sup> Hs, <sup>267</sup> Sg
<sup>270</sup> Хс, <sup>266</sup> Sg
<sup>277</sup> Cn, <sup>273</sup> Ds, <sup>269</sup> Hs, <sup>265</sup> Sg
<sup>271</sup> Ds, <sup>267</sup> Hs, <sup>263</sup> Sg
<sup>270</sup> Ds, <sup>270</sup> Sg
<sup>269</sup> Ds, <sup>265</sup> Hs, <sup>261</sup> Sg
<sup>264</sup> Хс, <sup>260</sup> Sg
3 Хронологија на откривање на изотопи
Изотоп, Година на откривање, Реакција
<sup>258</sup>Sg, 1994, <sup>209</sup>Bi(<sup>51</sup>V,2n)
<sup>259</sup>Sg, 1985, <sup>207</sup>Pb(<sup>54</sup>Cr,2n)
<sup>260</sup>Sg, 1985, <sup>208</sup>Pb(<sup>54</sup>Cr,2n)
<sup>261g</sup>Sg, 1985, <sup>208</sup>Pb(<sup>54</sup>Cr,n)
<sup>261m</sup>Sg, 2009, <sup>208</sup>Pb(<sup>54</sup>Cr,n)
<sup>262</sup>Sg, 2001, <sup>207</sup>Pb(<sup>64</sup>Ni,n)
<sup>263</sup>Sg<sup>m</sup>, 1974, <sup>249</sup>Cf(<sup>18</sup>O,4n)<sup>263</sup>Sg<sup>g</sup>, 1994, <sup>208</sup>Pb(<sup>64</sup>Ni,n)
<sup>264</sup>Sg, 2006, <sup>238</sup>U(<sup>30</sup>Si,4n)
<sup>265</sup>Sg<sup>a, b</sup>, 1993, <sup>248</sup>Cm(<sup>22</sup>Ne,5n)
<sup>266</sup>Sg, 2004, <sup>248</sup>Cm(<sup>26</sup>Mg,4n)
<sup>267</sup>Sg, 2004, <sup>248</sup>Cm(<sup>26</sup>Mg,3n)
<sup>267m</sup>Sg, 2024, <sup>232</sup>Th(<sup>48</sup>Ca,5n)
<sup>268</sup>Sg, 2022, <sup>232</sup>Th(<sup>48</sup>Ca,4n)
<sup>269</sup>Sg, 2010, <sup>242</sup>Pu(<sup>48</sup>Ca,5n)
<sup>270</sup>Sg, unknown
<sup>271</sup>Sg, 2003, <sup>242</sup>Pu(<sup>48</sup>Ca,3n)
4 Изомеризам
4.1 266Sg
Првичната работа идентификувала 8,63 MeV алфа-распаѓачка активност со полураспад од ~21 секунди и доделена на основната состојба од <sup>266</sup>Sg. Подоцнежната работа идентификувала нуклид кој се распаѓа за 8,52 и 8,77 MeV алфа емисија со полураспад од ~21 секунди, што е невообичаено за рамномерен нуклид. Неодамнешната работа на синтеза на <sup>270</sup>Hs идентификувала <sup>266</sup>Sg распаѓање со цепење од 360 ms полураспад. Неодамнешната работа на <sup>277</sup>Cn и <sup>269</sup>Hs даде нови информации за распаѓањето на <sup>265</sup>Sg и <sup>261</sup>Rf. Оваа работа сугерирала дека почетната 8.77 MeV активност треба да се прераспредели на <sup>265</sup>Sg. Според тоа, сегашните информации сугерираат дека активноста на спонтаното цепење е основната состојба и активноста од 8.52 MeV е К-изомер со висок спин. Потребна е дополнителна работа за да се потврдат овие задачи. Неодамнешната реевалуација на податоците сугерирала дека активноста од 8.52 MeV треба да биде поврзана со <sup>265</sup>Sg и дека <sup>266</sup>Sg претрпува само цепење.
4.2 265Sg
Неодамнешната директна синтеза на <sup>265</sup>Sg резултирала со четири алфа-линии на 8,94, 8,84, 8,76 и 8,69 MeV со полураспад од 7,4 секунди. Набљудувањето на распаѓањето на <sup>265</sup>Sg од распаѓањето на <sup>277</sup>Cn и <sup>269</sup>Hs покажала дека 8,69MeV може да биде поврзана со изомерно ниво со поврзан полураспад од ~ 20 с. Веројатно е дека ова ниво предизвикува конфузија помеѓу доделувањата на <sup>266</sup>Sg и <sup>265</sup>Sg бидејќи и двете може да се распаднат до расцепување на изотопи на радерфордиум.
Неодамнешната повторна евалуација на податоците покажале дека навистина постојат два изомери, едниот со главна енергија на распаѓање од 8,85 MeV со полураспад од 8,9 s, и втор изомер кој се распаѓа со енергија 8,70 MeV со полураспад од 16,2 секунди.
4.3 263Sg
Синтезата на откритието на <sup>263</sup>Sg резултирала со алфа-линија на 9,06 MeV. Набљудувањето на овој нуклид со распаѓање од <sup>271g</sup>Ds, <sup>271m</sup>Ds и <sup>267</sup>Hs потврдила дека изомерот се распаѓа за 9,25 MeV алфа емисија. Било потврдено и распаѓањето на 9.06 MeV секунди а активноста била доделена на изомерот на основната состојба со поврзан полураспад од 0,3 секунди. 9.25 MeV активноста е доделена на изомерно ниво со полураспад од 0,9 с.
Неодамнешната работа на синтеза на <sup>271g,m</sup> Ds резултирала со некои збунувачки податоци во врска со распаѓањето на <sup>267</sup>Hs. Во едно такво распаѓање, <sup>267</sup>Hs се распаднал на <sup>263</sup>Sg, кои се распаднал со алфа емисија со полураспад од ~ 6 секунди. Оваа активност сè уште не е позитивно доделена на изомер и потребно е дополнително истражување.
5 Спектроскопски модели на распаѓање
6 Повлечени изотопи
6.1 269 Sg
Во тврдената синтеза на <sup>293</sup>Og во 1999 година, изотопот <sup>269</sup>Sg бил идентификуван како производ ќерка. Се распаднал за 8,74 MeV алфа емисија со полураспад од 22 секунди. Побарувањето било повлечено во 2001 година. Овој изотоп конечно бил создаден во 2010 година.
7 Хемиски приноси на изотопи
7.1 Ладно соединување
Табелата подолу дава пресеци и енергии на побудување за реакции на ладно соединување кои директно произведуваат изотопи на сиборгиум. Податоците со задебелени букви ги претставуваат максималните добиени од мерењата на функцијата на возбудување. + претставува набљудуван излезен канал.
Проектил, Цел, CN, 1n, 2n, 3n
<sup>54</sup>Cr, <sup>207</sup> Pb, <sup>261</sup> Sg
<sup>54</sup>Cr, <sup>208</sup> Pb, <sup>262</sup> Sg, 4.23 nb, 13.0 MeV, 500 pb, 100 pb
<sup>51</sup>V, <sup>209</sup> Би, <sup>260</sup> Sg, 38 pb, 21.5 MeV
<sup>52</sup>Cr, <sup>208</sup> Pb, <sup>260</sup> Sg, 281 pb, 11.0 MeV
7.2 Топлo соединување
Табелата подолу дава пресеци и енергии на возбуда за реакции на топло соединување кои директно произведуваат изотопи на морски боргиум. Податоците со задебелени букви ги претставуваат максимумите добиени од мерењата на функцијата на возбудување. + претставува набљудуван излезен канал.
Проектил, Цел, CN, 3n, 4n, 5n, 6n
<sup>30</sup>Si, <sup>238</sup> U, <sup>268</sup> Sg, +, 9 pb, 40,0, ~ 80 pb, 51,0 MeV, ~ 30 pb, 58,0 MeV
<sup>22</sup>Ne, <sup>248</sup> см, <sup>270</sup> Sg, ~ 25 pb, ~ 250 pb
<sup>18</sup> О, <sup>249</sup> Cf, <sup>267</sup> Sg, +