Insel der Stabilität - Entdeckung neuer superschwerer Elemente

Die Insel der Stabilität ist der wundersame Ort, an dem schwere Isotope von Elementen lange genug hängen bleiben, um untersucht und verwendet zu werden. Die "Insel" befindet sich in einem Meer von Radioisotopen, die so schnell in Tochterkerne zerfallen, dass es für Wissenschaftler schwierig ist, das Vorhandensein des Elements zu beweisen, geschweige denn, das Isotop für eine praktische Anwendung zu verwenden.

Key Takeaways: Insel der Stabilität

• Das Insel der Stabilität bezieht sich auf einen Bereich des Periodensystems, der aus superschweren radioaktiven Elementen besteht, die mindestens ein Isotop mit einer relativ langen Halbwertszeit aufweisen.
• Das Kernschalenmodell wird verwendet, um die Position der "Inseln" vorherzusagen, basierend auf der Maximierung der Bindungsenergie zwischen Protonen und Neutronen.
• Es wird angenommen, dass Isotope auf der "Insel" haben "magische Zahlen" von Protonen und Neutronen, die es ihnen ermöglichen, eine gewisse Stabilität aufrechtzuerhalten.
• Element 126, sollte es jemals produziert werden, wird angenommen, dass es ein Isotop mit einer ausreichend langen Halbwertszeit hat, dass es untersucht und möglicherweise verwendet werden kann.

Geschichte der Insel

Glenn T. Seaborg prägte Ende der 1960er Jahre den Begriff "Insel der Stabilität". Unter Verwendung des Kernschalenmodells schlug er vor, die Energieniveaus einer gegebenen Schale mit der optimalen Anzahl von Protonen und Neutronen zu füllen, um die Bindungsenergie pro Nukleon zu maximieren, was es diesem bestimmten Isotop ermöglicht, eine längere Halbwertszeit zu haben als anderen Isotopen, die keine hatten gefüllte Muscheln. Isotope, die Kernschalen füllen, besitzen sogenannte "magische Zahlen" von Protonen und Neutronen.

Die Insel der Stabilität finden

Die Position der Insel der Stabilität wird auf der Grundlage der bekannten Isotopenhalbwertszeiten und der vorhergesagten Halbwertszeiten für Elemente, die nicht beobachtet wurden, auf der Grundlage von Berechnungen vorhergesagt, die sich auf die Elemente stützen, die sich wie die über ihnen auf dem Periodensystem (Kongenere) verhalten, und befolgen Gleichungen, die relativistische Effekte erklären.

Der Beweis, dass das Konzept der "Insel der Stabilität" solide ist, wurde erbracht, als Physiker Element 117 synthetisierten. Obwohl das Isotop von 117 sehr schnell zerfiel, war eines der Produkte seiner Zerfallskette ein Isotop von Lawrencium, das noch nie zuvor beobachtet worden war. Dieses Isotop, Lawrencium-266, zeigte eine Halbwertszeit von 11 Stunden, was für ein Atom eines so schweren Elements außerordentlich lang ist. Bisher bekannte Isotope von Lawrencium hatten weniger Neutronen und waren viel weniger stabil. Lawrencium-266 hat 103 Protonen und 163 Neutronen, was auf noch unentdeckte magische Zahlen hinweist, die zur Bildung neuer Elemente verwendet werden können.

Welche Konfigurationen könnten magische Zahlen besitzen? Die Antwort hängt davon ab, wen Sie fragen, da es sich um eine Rechenaufgabe handelt und es keine Standardgleichungen gibt. Einige Wissenschaftler vermuten, dass es um 108, 110 oder 114 Protonen und 184 Neutronen herum eine Insel der Stabilität geben könnte. Andere schlagen einen kugelförmigen Kern mit 184 Neutronen vor, aber 114, 120 oder 126 Protonen könnten am besten funktionieren. Unbihexium-310 (Element 126) ist "doppelt magisch", weil seine Protonenzahl (126) und seine Neutronenzahl (184) beide magische Zahlen sind. Wenn Sie jedoch mit den magischen Würfeln würfeln, deuten die aus der Synthese der Elemente 116, 117 und 118 erhaltenen Daten auf eine Erhöhung der Halbwertszeit hin, wenn sich die Neutronenzahl 184 nähert.

Einige Forscher glauben, dass die beste Insel der Stabilität bei viel größeren Atomzahlen existiert, etwa um die Elementnummer 164 (164 Protonen). Theoretiker untersuchen die Region, in der Z = 106 bis 108 und N um 160 bis 164 liegen, was im Hinblick auf Betazerfall und Spaltung ausreichend stabil zu sein scheint.

Aus der Insel der Stabilität neue Elemente machen

Obwohl Wissenschaftler möglicherweise in der Lage sind, neue stabile Isotope bekannter Elemente zu bilden, verfügen wir nicht über die Technologie, um weit über 120 hinauszugehen (derzeit laufende Arbeiten). Es ist wahrscheinlich, dass ein neuer Teilchenbeschleuniger konstruiert werden muss, der in der Lage ist, sich auf ein Ziel mit größerer Energie zu konzentrieren. Wir müssen auch lernen, größere Mengen bekannter schwerer Nuklide herzustellen, um als Ziele für die Herstellung dieser neuen Elemente zu dienen.

Neue Atomkernformen

Der übliche Atomkern ähnelt einer festen Kugel aus Protonen und Neutronen, aber Atome von Elementen auf der Insel der Stabilität können neue Formen annehmen. Eine Möglichkeit wäre ein blasenförmiger oder hohler Kern, bei dem die Protonen und Neutronen eine Art Hülle bilden. Es ist schwer vorstellbar, wie sich eine solche Konfiguration auf die Eigenschaften des Isotops auswirkt. Eines ist jedoch sicher ... es gibt noch neue Elemente zu entdecken, sodass das Periodensystem der Zukunft ganz anders aussehen wird als das, das wir heute verwenden.