ドブニウムの同位体

このセクションでは、いわゆる「低温」核融合反応によるドブニウム原子核の合成について解説します。これらの反応は、低い励起エネルギー（約10～20  MeV、そのため「低温」と呼ばれます）で複合原子核を生成するプロセスであり、核分裂を免れる確率が高くなります。励起された原子核は、1個または2個の中性子を放出するだけで基底状態に崩壊します。

²⁰⁹ Bi( ⁵⁰ Ti,xn) ^259−x Db (x=1,2,3)

冷核融合反応を用いてドブニウムを合成する最初の試みは、1976年にドゥブナのFLNRのチームが上記の反応を用いて行った。彼らは5 秒の自発核分裂（SF）活性を検出することができ、それを^{257 Dbに割り当てた。この割り当ては後に258} Dbに修正された。1981年、GSIのチームは遺伝的親娘崩壊の相関の改良された技術を用いてこの反応を研究した。彼らは1n中性子蒸発チャネルからの生成物である^{258 Dbを確実に特定することができた。 [ 14 ] 1983年、ドゥブナのチームは化学的分離による子孫の識別方法を用いてこの反応を再検討した。彼らは258} Db から始まる崩壊連鎖の既知の子孫からのアルファ崩壊を測定することに成功した。これはドブニウム原子核の形成の証拠を提供するものとみなされた。 GSI のチームは 1985 年にこの反応を再調査し、²⁵⁷ Db の原子を 10 個検出することに成功しました。^{[ 15 ]} 1993 年に施設を大幅にアップグレードした後、2000 年にチームは1n、2n、3n 励起関数の測定で^{257 Db の 120 回の崩壊、 256} Dbの 16 回の崩壊、および²⁵⁸ Dbの崩壊を測定しました。257 Db について収集されたデータにより、この同位体の最初の分光学的研究が可能になり、異性体^{257m Dbが特定され、 257} Dbの崩壊レベル構造が初めて決定されました。^{[ 16 ]}この反応は、2003 ～ 2004 年にメンデレビウムとアインスタイニウムの同位体の分光学的研究に使用されました。^{[ 17 ]}

²⁰⁹ Bi( ⁴⁹ Ti,xn) ^258−x Db (x=2?)

この反応は、1983年にユーリ・オガネシアンとドゥブナの研究チームによって研究されました。彼らは、²⁵⁶  Dbに暫定的に割り当てられた2.6秒のSF活性を観測しました。その後の結果は、 ²⁵⁶ Dbの約30%のEC分岐に起因する、²⁵⁶ Rfへの再割り当ての可能性を示唆しています。

²⁰⁹ Bi( ⁴⁸ Ti,xn) ^257−x Db (x=1?,2)

この反応は、1983 年にユーリ・オガネシアンとドゥブナのチームによって研究されました。彼らは、 約 80% のアルファ分岐と約 20% の SF 分岐を持つ 1.6 秒の活性を観測しました。この活性は暫定的に^{255 Db に割り当てられました。後の結果は、 256} Dbへの再割り当てを示唆しています。2005 年に、ユヴァスキュラ大学のチームがこの反応を研究しました。彼らは、断面積 40 pb の²⁵⁵ Dbの原子を 3 つ観測しました。 ^{[ 18 ]}

²⁰⁸ Pb( ⁵¹ V,xn) ^259−x Db (x=1,2)

ドゥブナのチームも1976年にこの反応を研究し、再び5 秒SF活性を検出することができました。最初は暫定的に²⁵⁷ Dbに割り当てられ、後に²⁵⁸ Dbに割り当てられました。2006年、LBNLのチームは奇数Z入射粒子プログラムの一環としてこの反応を再調査しました。彼らは1nおよび2n中性子蒸発チャネルの測定で²⁵⁸ Dbと²⁵⁷ Dbを検出することができました。 ^{[ 19 ]}

²⁰⁷ Pb( ⁵¹ V,xn) ^258−x Db

ドゥブナの研究チームも1976年にこの反応を研究したが、今回は 当初^257dB、後に^{258dBと暫定的に割り当てられた5秒SF活性を検出できなかった。その代わりに、暫定的に255dB} と割り当てられた1.5秒SF活性を測定することができた。

²⁰⁶ Pb( ⁵¹ V,xn) ^257−x Db (x=2)

この反応は2024年に研究され、²⁵⁵ Dbが観測された。^{[ 10 ]}

²⁰⁵ Tl( ⁵⁴ Cr,xn) ^259−x Db (x=1?)

ドゥブナの研究チームも1976年にこの反応を研究し、再び5s  SF活性を検出することに成功した。当初は暫定的に^257dB、後に^258dBとされた。

このセクションでは、いわゆる「高温」核融合反応によるドブニウム原子核の合成について解説します。これらの反応は、高励起エネルギー（約40～50  MeV、そのため「高温」と呼ばれます）で複合原子核を生成するプロセスであり、核分裂や準核分裂からの生存確率が低下します。励起された原子核は、3～5個の中性子を放出して基底状態に崩壊します。

²³² Th( ³¹ P,xn) ^263−x Db (x=5)

リン31ビームを用いたこの反応が1989年にアンドレーエフらによってFLNRで研究されたという報告は非常に限られている。ある情報源によると原子は検出されなかったとされているが、ロシア人自身によるより信頼できる情報源によると、 5nチャネルで²⁵⁸ Dbが120 pbの収量で合成されたという 。

²³⁸ U( ²⁷ Al,xn) ^265−x Db (x=4,5)

2006年、ケン・グレゴリッチ率いるLBNLチームは、超重元素合成におけるウラン標的の使用に関する研究の一環として、この新しい反応における4nおよび5nチャネルの励起関数を研究した。^{[ 20 ]}

²³⁶ U( ²⁷ Al,xn) ^263−x Db (x=5,6)

この反応は、1992年にドゥブナのFLNRでAndreyevらが初めて研究した。彼らは5nおよび6n出口チャネルで²⁵⁸ Dbおよび²⁵⁷ Dbを観測し、それぞれ450  pbおよび75  pbの収量を得た。^{[ 21 ]}

²⁴³ Am( ²² Ne,xn) ^265−x Db (x=5)

ドブニウムの合成の最初の試みは、1968 年にロシアのドゥブナにあるフレロフ核反応研究所 (FLNR) のチームによって行われた。彼らは 2 つのアルファ線を観測し、暫定的に²⁶¹ Db と^{260 Db に割り当てた。彼らは 1970 年に}自発核分裂を探して実験を繰り返した。彼らは 2.2 秒の SF 活性を発見し、それを²⁶¹ Db に割り当てた。1970 年に、ドゥブナのチームは化学実験で揮発性塩化物としてドブニウムを検出するために勾配熱クロマトグラフィーを使用する作業を開始した。最初の実行で、彼らは NbCl ₅と同様の吸着特性を持ち、 HfCl _{4とは異なる揮発性 SF 活性を検出した。これは、DbCl 5}として dvi-ニオブの原子核の形成を示していると解釈された。 1971年、彼らはより高い感度を用いて化学実験を繰り返し、dvi-ニオブ成分からのアルファ崩壊を観測し、²⁶⁰ 105の生成を確認した。1976年には臭化物の生成を用いてこの方法が繰り返され、ほぼ同一の結果が得られ、揮発性のdvi-ニオブ様DbBr ₅の生成が示された。

²⁴¹ Am( ²² Ne,xn) ^263−x Db (x=4,5)

2000年、蘭州にある近代物理研究所（IMP）の中国人科学者たちは、4n中性子蒸発チャネルで生成されたこれまで知られていなかった同位体259Dbの発見を発表した^{。彼らはまた、 258Db}の崩壊特性を確認することもできた。^{[ 22 ]}

²⁴⁸ Cm( ¹⁹ F,xn) ^267−x Db (x=4,5)

^{この反応は、化学研究のために262} Db を生成する目的で、1999 年にポール・シェラー研究所 (PSI) で初めて研究されました。断面積 260  pb で検出された原子はわずか 4 個でした。^{[ 23 ]}日本の JAERI の科学者は、2002 年にこの反応をさらに研究し、ドブニウムの水溶液化学を研究する過程で 同位体^{262 Db の収率を決定しました。 [ 24 ]}

²⁴⁹ Bk( ¹⁸ O,xn) ^267−x Db (x=4,5)

1970 年にカリフォルニア大学 (UC) の Albert Ghiorso が²⁶⁰ Dbを発見したことに続き、同じチームは 1971 年に新しい同位体²⁶² Db を発見しました。また、 現在知られている²⁶³ Db の SF 分岐に関連すると思われる、未割り当ての 25 秒 SF 活性も観測しました。^{[ 25 ]} 1990 年に、LBNL の Kratz 率いるチームが4n 中性子蒸発チャネルで新しい同位体^{263 Db を確定的に発見しました。 [ 26 ]この反応は、同じチームによって、 263} Db の電子捕獲 (EC) 分岐が長寿命の²⁶³ Rf (ラザフォードウムを参照)に つながることを確認するために何度か使用されました。 ^{[ 27 ]}

²⁴⁹ Bk( ¹⁶ O,xn) ^265−x Db (x=4)

1970年にアルバート・ギオルソがカリフォルニア大学（UC）で²⁶⁰ Dbを発見したことに続き、同じチームが1971年に新しい同位体²⁶¹ Dbを発見した。^{[ 25 ]}

²⁵⁰ Cf( ¹⁵ N,xn) ^265−x Db (x=4)

^{1970年にLBNLでギオルソが260} Dbを発見したことに続き、同じチームが1971年に新しい同位体²⁶¹ Dbを発見した。^{[ 25 ]}

²⁴⁹ Cf( ¹⁵ N,xn) ^264−x Db (x=4)

1970年、ローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）のチームがこの反応を研究し、発見実験で同位体^{260 Dbを特定した。彼らは遺伝的親-娘崩壊の相関という最新の手法を用いて、その同定を確認した。 [ 28 ]} 1977年、オークリッジのチームが実験を繰り返し、娘ローレンシウム からのK X線を特定することで発見を確認することができた。^{[ 29 ]}

²⁵⁴ Es( ¹³ C,xn) ^267−x Db

1988年、ローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）の科学者たちは、アインスタイニウム254を標的とした非対称高温核融合反応を用いて、新核種²⁶⁴ Dbと^{263 Dbの探索を行った。しかし、 254} Es標的が小さかったため実験の感度が低く、蒸発残留物（ER）を検出することはできなかった。

ドブニウムの同位体は、より重い元素の崩壊過程でも確認されている。これまでの観測結果を以下の表にまとめる。

^272Rgの崩壊に関する最近のデータから、一部の崩壊系列が^260Dbまで続き、予想よりもはるかに長い寿命を示すことが明らかになった。これらの崩壊は、半減期が約19 秒のアルファ崩壊を起こす異性体準位と関連付けられている。確定的な帰属を行うには、さらなる研究が必要である。

²⁵⁸ Dbの異性体状態の存在を示す証拠は、²⁶⁶ Mt および²⁶² Bhの崩壊の研究から得られた。電子捕獲 (EC) 分岐に分類される崩壊は、アルファ線放出による崩壊とは著しく異なる半減期を持つことが注目されている。このことから、半減期が約 20 秒の EC 崩壊を起こす異性体状態の存在が示唆されている。 この分類を確定するには、さらなる実験が必要である。

²⁵⁷ Dbの生成と崩壊の研究により、異性体状態の存在が証明されました。当初、²⁵⁷ Db は 9.16、9.07、8.97 MeV のエネルギーでアルファ線放出により崩壊すると考えられていました。これらの崩壊と²⁵³  Lrの崩壊との相関を測定したところ、9.16 MeV の崩壊は別の異性体に属することが示されました。データの分析と理論を組み合わせることで、この放射能は準安定状態^257m Db に割り当てられました。基底状態は 9.07 MeV と 8.97 MeV のエネルギーでアルファ線放出により崩壊します。最近の実験では、^257m,g Dbの自発核分裂は確認されていません。  

下の表は、ドブニウム同位体を直接生成する低温核融合反応の断面積と励起エネルギーを示しています。太字のデータは、励起関数測定から得られた最大値を表します。+は、観測された出口チャネルを表します。

下の表は、ドブニウム同位体を直接生成する高温核融合反応の断面積と励起エネルギーを示しています。太字のデータは、励起関数測定から得られた最大値を表します。+は、観測された出口チャネルを表します。