鿔的同位素

## 图表

277Cn

112

165

277.16364(15)#

1.1(7) ms0.69(+69−24) ms

α

273Ds

3/2+#

281Cn

112

169

281.16975(42)#

130 ms

α

277Ds

3/2+#

282Cn

112

170

282.1705(7)#

0.8 ms

SF

(various)

0+

α (90%)

279Ds

SF (10%)

(various)

5 min

SF

(various)

284Cn

112

172

284.17416(91)#

97 ms

SF

(various)

0+

285Cn

112

173

285.17712(60)#

29 s

α

281Ds

5/2+#

8.9 min

α

281mDs

## 核合成

诸如鿔等超重元素都是在粒子加速器中用离子轰击轻元素，诱导核聚变反应而产生的。大部分鿔的同位素可用这种方式直接合成，但一些较重的则只发现于更重元素的衰变产物中。

核聚变反应根据所涉及的能量被分为“热聚变”和“冷聚变”。在热核聚变反应中，高能量的轻离子加速撞向质量高的目标体（多数用锕系元素），从而产生高激发能（约40至50 MeV）的复核，并可能释放3至5个中子。在冷聚变反应中，产生的原子核激发能（约10至20 MeV）相对较低，这降低了发生裂变反应的概率。原子核冷却到基态时，只释放一个或两个中子，因此产物的中子数可较高。此处所说的冷聚变反应有别于在室温条件下发生的核聚变反应（见冷聚变）。

### 冷聚变

1996年重离子研究所首次进行合成鿔的冷核聚变反应，并报告检测到两个277Cn的衰变链。

$$\,^{70}_{30}\mathrm{Zn} + \,^{208}_{82}\mathrm{Pb} \, \to \,^{277}_{112}\mathrm{Cn} + \; ^1_0\mathrm{n} \;$$

2000年，他们撤回了这项发现。在2000年重复进行的反应中，他们又合成了一个鿔原子。他们在2002年试图测量1n激发能时，因70Zn束失败而未能取得结果。日本理化学研究所于2004年证实了277Cn的发现。他们进一步发现了两个277Cn原子，并确认了整个衰变链的衰变数据。

277Cn合成成功后，重离子研究所在1997年使用68Zn进行了反应，以研究同位旋（富含中子）对化学产量的影响。

$$\,^{68}_{30}\mathrm{Zn} + \,^{208}_{82}\mathrm{Pb} \, \to \,^{275}_{112}\mathrm{Cn} + \; ^1_0\mathrm{n} \;$$

科学家发现，用62Ni和64Ni离子合成𫟼同位素时能提高产量，因此开启了这项实验。由于没有检测到275Cn的衰变链，所以截面限制在1.2 pb。

1990年，一些初步迹象显示，用能量为几个GeV的质子照射钨目标体后，形成了鿔的同位素。重离子研究所和耶路撒冷大学因此合作研究了下列反应。

$$\,^{184}_{74}\mathrm{W} + \,^{88}_{38}\mathrm{Sr} \, \to \,^{271}_{112}\mathrm{Cn} + \; ^1_0\mathrm{n} \;$$

他们探测到一些自发裂变活动和12.5 MeV能量的α衰变，并将两者的源头指向辐射俘获产物272Cn或1n蒸发残留物271Cn。要证实这些结论，需要进行更多的研究。

### 热聚变

1998年，俄罗斯杜布纳Flerov核研究实验室（FLNR）开始了一个研究项目：使用钙-48核的热聚变反应来合成超重元素。1998年3月，他们声称已经达到以下反应：

$\,^{238}_{92}\mathrm{U} + \,^{48}_{20}\mathrm{Ca} \, \to \,^{286-x}_{112}\mathrm{Cn} + \; ^x_0\mathrm{n} \;$ (x=3,4)

新合成的283Cn自发裂变成较轻的核素，半衰期约为5分钟。

该产物的半衰期足够长，所以科学家首次开始针对鿔进行化学气态实验。2000年，杜布纳的Yuri Yukashev重复实验，但未能证实任何半衰期为5分钟的自发裂变。2001年重复的实验中，自发裂变产生的八块碎片积累于低温部分，这表明鿔具有类似氡的属性。不过，现在有些科学家高度怀疑这些结果的由来。为了确认鿔的合成，同一个团队在2003年1月成功地重复了反应，证实了衰变模式和半衰期。他们还能够计算出自发裂变活动质量的估值，约为285。这有助证实该同位素的发现。

美国劳伦斯伯克利国家实验室团队在2002年进行反应时无法检测到任何自发裂变，计算的截面限制在1.6 pb。

2003至2004年，杜布纳的团队使用了“杜布纳天然气填充反冲分离器”（DGFRS）重复进行了反应。这一次，283Cn以9.53 MeV进行α衰变，半衰期约为4分钟。研究人员也在4n通道中观察到282Cn（释放出4个中子）。

2003年，德国重离子研究所也参与寻找长度为5分钟的自发裂变活动。和杜布纳团队的结果相似，他们也能够在低温部分探测到七块自发裂变碎片。然而，这些自发裂变事件之间并无关联，因此不是鿔原子核直接自发裂变产生的。这使科学家质疑鿔的化学特性是否真的和氡相似。在杜布纳团队公布283Cn的不同衰变属性后，重离子研究所团队在2004年9月重复进行实验。他们无法检测到任何自发裂变事件，并计算出检测一个事件的截面限制，约为1.6 pb。

2005年5月，重离子研究所进行了物理实验，探测到单个283Cn原子进行了短半衰期的自发裂变，这意味着存在未知的自发裂变分支。然而，杜布纳一开始已观察到数次直接的自发裂变事件，但他们假定没有探测到母核的α衰变。这些结果表明实际并不存在这个母核的α衰变事件。

2006年，保罗谢尔研究所和Flerov核研究实验室联合进行实验，以研究鿔的化学性质。实验证实了283Cn的新衰变数据。他们在287Fl的衰变产物中观测到两个283Cn原子。实验表明，鿔具有12族典型的属性，是化学性质不稳定的金属。

重离子研究所的小组在2007年1月成功地重现了他们的物理实验，并检测到三个283Cn原子，终于确认了283Cn的确是经α衰变和自发裂变的。

长度为5分钟的自发裂变活动至今尚待证实。它可能源自一种同核异构体：283bCn。其产量收到了具体生产方式的影响。

$$\,^{233}_{92}\mathrm{U} + \,^{48}_{20}\mathrm{Ca} \, \to \,^{281-x}_{112}\mathrm{Cn} + \; ^x_0\mathrm{n} \;$$

Flerov核研究实验室小组于2004年研究了这个反应。他们无法检测到任何鿔原子，计算的截面限制为0.6 pb。该小组认为，这表明中子质量数会影响复核的蒸发残渣的产量。

### 衰变产物

蒸发残留｜观测到的鿔同位素

285Fl｜281Cn

294Og, 290Lv, 286Fl｜282Cn

291Lv, 287Fl｜283Cn

292Lv, 288Fl｜284Cn

293Lv, 289Fl｜285Cn

科学家也曾在𫓧的衰变产物中观察到鿔。𫓧目前有五种已知的同位素，全都会经α衰变成为鿔原子，质量数介乎281至285。其中质量数281、284和285的鿔同位素迄今只出现在𫓧的衰变产物中。𫓧本身也是𫟷或鿫的衰变产物。至今已知的其他元素都不会衰变成鿔。

例如，2006年5月，杜布纳小组（联合核研究所）确定282Cn是鿫的α衰变链的最终产物。该产物经过自发裂变成为较轻的核素。

$$\,^{294}_{118}\mathrm{Og} \, \to \,^{290}_{116}\mathrm{Lv} + \; ^{4}_{2}\mathrm{He} \;$$

$$\,^{290}_{116}\mathrm{Lv} \, \to \,^{286}_{114}\mathrm{Fl} + \; ^{4}_{2}\mathrm{He} \;$$

$$\,^{286}_{114}\mathrm{Fl} \, \to \,^{282}_{112}\mathrm{Cn} + \; ^{4}_{2}\mathrm{He} \;$$

于1999年科学家声称合成了293Og，报告指出281Cn以10.68MeV能量进行α衰变，半衰期为0.9毫秒。报告在2001年遭撤回。281Cn终于在2010年被合成，其衰变特性不符合此前的数据。

## 参考文献

- Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
- Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties，Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

## 基本资料

- infobox_name：copernicium
- 货币符号：Cn
- 日语原文：鿔