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フレロビウム（114 Fl）は合成元素であるため、標準原子量は与えられていません。すべての合成元素と同様に、安定同位体は存在しません。最初に合成された同位体は、1999年（あるいは1998年）の289 Flです。フレロビウムには、未確認の290 Flと、おそらく2つの核異性体に加えて、6つの既知の同位体があります。最も寿命の長い同位体は半減期1.9秒の289 Flですが、 290 Flの半減期は19秒とより長い可能性があります。
以下の表には、原子番号114の複合核を形成するために使用できる標的と発射体のさまざまな組み合わせが示されています。
このセクションでは、いわゆる「低温」核融合反応によるフレロビ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」）で複合原子核を生成するプロセスであり、核分裂からの生存確率を高めます。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。
フレロビウムを低温核融合反応で合成する最初の試みは、 2003年にフランスの国立イオン加速器（GANIL）で行われた。原子は検出されず、収量限界は1.2 pbであった。理化学研究所 の研究チームは、この反応を研究する計画を示している。
このセクションでは、いわゆる「高温」核融合反応によるフレロビ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」）で複合原子核を生成するプロセスであり、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。48Ca原子核を利用した核融合反応は、通常、中間励起エネルギー（約30～35 MeV）の複合原子核を生成するため、「温熱」核融合反応と呼ばれることもあります。これが、これらの反応から比較的高い収率が得られる理由の一つです。
超重元素の合成の最初の試みの 1 つは、 1968 年にローレンス バークレー国立研究所で、アルバート ギオルソらとスタン トンプソンらによってこの反応を用いて行われた。超重原子核に起因する事象は確認されなかった。これは、複合原子核288 Fl ( N = 174) が、 N = 184で予測される閉殻に 10 個の中性子不足であることから予想された。 [ 16 ]この最初の合成の試みは失敗に終わったが、高温核融合反応で生成可能な超重原子核の断面積と半減期の限界に関する初期の兆候を示した。[ 15 ]
フレロビウムの合成に関する最初の実験は、1998年11月にドゥブナの研究チームによって行われた。彼らは、289に割り当てられた単一の長い崩壊連鎖を検出することができた。Fl . [ 17 ] 1999年にこの反応が繰り返され、さらに2つのフレロビウム原子が検出された。生成物は288に割り当てられた。Fl . [ 18 ]研究チームは2002年にこの反応をさらに研究した。3n、4n、5n中性子蒸発励起関数の測定中に、289の3つの原子を検出することができた。Fl、新同位体288の12個の原子Flと、新同位体287Flの原子が1つ検出された。これらの結果に基づき、最初に検出された原子は暫定的に290Flに再割り当てられた。Flまたは289m Flとされ、続く2つの原子は289に再割り当てされた。Flは非公式の発見実験に属する。[ 19 ]コペルニシウムの化学を同位体285として研究する試みにおいてCn、この反応は2007年4月に繰り返された。驚くべきことに、PSI-FLNRは288の2つの原子を直接検出した。Flは、フレロビウムの最初の化学的研究の基礎を形成した。
2008年6月、 289を用いて元素の化学的性質をさらに評価するために、実験が繰り返された。フッ素同位体。単一の原子が検出され、この元素が希ガスのような性質を持つことが確認された。
2009年5月から7月にかけて、GSIの研究チームはテネシン合成への第一歩として、この反応を初めて研究した。チームは288の合成と分解のデータを確認することができた。フロリダ州と289Fl は、前者の同位体の原子を 9 個と後者の原子を 4 個生成する。[ 20 ] [ 21 ]
ドゥブナのチームは、1999 年 3 月〜 4 月にこの反応を初めて研究し、287 Fl に割り当てられた 2 つのフレロビウム原子を検出しました。[ 22 ] 283 Cn のデータが矛盾していたため (コペルニシウムを参照)、 287 Fl と283 Cnの崩壊データを確認しようとして、2003 年 9 月にこの反応が繰り返されました。ロシアの科学者は、2n、3n、および 4n 励起関数の測定から、 288 Fl、287 Fl、および新しい同位体286 Flの崩壊データを測定することができました。[ 23 ] [ 24 ]
2006年4月、PSI-FLNR共同研究チームは、この反応を利用して、過剰生成物として283Cnを生成することで、コペルニシウムの最初の化学的性質を決定した。2007年4月に行われた確認実験では、研究チームは287Flを直接検出することに成功し、フレロビウムの原子化学的性質に関する初期データを得ることができた。
バークレーの研究チームは、バークレーガス充填分離器（BGS）を使用して、新たに取得した242を使用して研究を続けました。プルトニウムは、2009年1月に上記の反応を用いてフレロビウムの合成を試みることで標的とした。2009年9月、彼らはフレロビウムの原子2個を検出することに成功したと報告した。フロリダ州と286FlはFLNRで報告された崩壊特性を確認したが、測定された断面積はわずかに低かった。ただし、統計の質は低かった。[ 25 ]
2009年4月、ポール・シェラー研究所（PSI）とJINRのフレロフ核反応研究所（FLNR）の共同研究により、この反応を用いてフレロビウムの化学に関する別の研究が行われた。その結果、 283Cnの原子が1個検出された。
2010年12月、LBNLの研究チームは、新たな同位体である285Flの単一原子の合成を発表し、その結果として娘元素の5つの新たな同位体が観測されたことを明らかにした。
FLNRは、 239Puまたは240Puと48Caの反応で生成されるフレロビウムの軽同位体を研究する計画を立てていました。特に、283Flと284Flの崩壊生成物は、208Pbおよび209Biターゲットとの冷核融合によって生成されるより軽い超重元素の同位体と、48Ca入射粒子との熱核融合によって生成される同位体の間のギャップを埋めることが期待されていました。これらの反応は2015年に研究されました。240Pu ( 48Ca ,4n)反応と239Pu ( 48Ca ,3n)反応の両方で、急速に自発核分裂する284Flという新しい同位体が1つ見つかり、安定性の島の中性子不足の端が明確に区別されました。285Flの原子も3つ生成されました。[ 26 ]ドゥブナチームは2017年に240Pu + 48Ca反応の調査を繰り返し、 285Flの3つの新しい一貫した崩壊系列、この核種から娘核種でいくつかの異性体状態を経由する可能性のある追加の崩壊系列、 287Flに割り当てられる可能性のある系列（おそらく標的中の242Pu不純物に由来）、およびいくつかの自発核分裂イベントを観測した。これらの自発核分裂イベントの一部は284Flからである可能性があるが、荷電粒子の蒸発を伴う副反応を含む他の解釈も可能である。[ 27 ]
In the claimed synthesis of 293Og in 1999, the isotope 285Fl was identified as decaying by 11.35 MeV alpha emission with a half-life of 0.58 ms. The claim was retracted in 2001. This isotope was finally created in 2010 and its decay properties supported the fabrication of the previously published decay data.
Several experiments have been performed between 2000 and 2004 at the Flerov Laboratory of Nuclear Reactions in Dubna studying the fission characteristics of the compound nucleus 292Fl. The nuclear reaction used is 244Pu+48Ca. The results have revealed how nuclei such as this fission predominantly by expelling closed shell nuclei such as 132Sn (Z = 50, N = 82). It was also found that the yield for the fusion-fission pathway was similar between 48Ca and 58Fe projectiles, indicating a possible future use of 58Fe projectiles in superheavy element formation.[31]
In the first claimed synthesis of flerovium, an isotope assigned as 289Fl decayed by emitting a 9.71 MeV alpha particle with a lifetime of 30 seconds. This activity was not observed in repetitions of the direct synthesis of this isotope. However, in a single case from the synthesis of 293Lv, a decay chain was measured starting with the emission of a 9.63 MeV alpha particle with a lifetime of 2.7 minutes. All subsequent decays were very similar to that observed from 289Fl, presuming that the parent decay was missed. This strongly suggests that the activity should be assigned to an isomeric level. The absence of the activity in recent experiments indicates that the yield of the isomer is ~20% compared to the supposed ground state and that the observation in the first experiment was a fortunate (or not as the case history indicates). Further research is required to resolve these issues.
これらの崩壊は290Flによるものである可能性があり、初期の実験ではビームエネルギーがかなり低く設定されていたため、2nチャネルが妥当となる程度に低かった。この帰属には、290Nhへの未検出の電子捕獲を仮定する必要がある。そうでなければ、 290Flの娘核種がすべて偶偶核種である場合、自発核分裂の長い半減期を説明することは困難だからである。これは、かつて異性体と考えられていた289m Fl、285m Cn、281m Ds、および277m Hs が実際には290 Nh (現在の検出器はこの崩壊モードに感度がないため、 290 Flの電子捕獲が見逃されている)、286 Rg、282 Mt、および自発核分裂を起こす278 Bh であり、現在までに知られている中性子過剰の超重同位体のいくつかを生成していることを示唆しています。これは、ベータ安定線に向かって超重原子核に中性子が追加されるにつれて半減期が増加するという系統的な傾向とよく一致しており、この連鎖はベータ安定線に非常に近いところで終了することになります。リバモリウムの親核種は、既知のすべての原子核の中で最も高い中性子数（178）を持つ294 Lvに割り当てられる可能性があるが、これらの割り当てはすべて、 244 Pu+ 48 Caおよび248 Cm+ 48 Ca反応で2nチャネルに到達することを目的とした実験によるさらなる確認が必要である。[ 6 ]
289 Flの場合と同様に、 242 Pu ターゲットを用いた最初の実験では、寿命 5.5 秒で10.29 MeV のアルファ粒子を放出して崩壊する同位体287 Fl が同定された。娘核種は、以前の283 Cnの合成と一致する寿命で自発的に核分裂した。これらの活動は、それ以降は観測されていない (コペルニシウムを参照)。しかし、相関関係は、結果がランダムではなく、明らかに製造方法に依存する収率を持つ異性体の形成によって起こり得ることを示唆している。これらの矛盾を解明するには、さらなる研究が必要である。また、この活動は287 Fl 残渣の電子捕獲によるものであり、実際には287 Nh とその娘核種283 Rgに由来する可能性もある。[ 5 ]
以下の表は、フレロビウム同位体を直接生成する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ています。+は、観測された出口チャネルを表します。
下記の表は、さまざまな標的と入射粒子の組み合わせについて、さまざまな中性子蒸発チャネルからの断面積収量の推定値が計算によって得られたものである。最も高い収量が期待されるチャネルが示されている。
MD = 多次元; DNS = 二核系; σ = 断面積
フレロビウムの同位体のアルファ崩壊半減期の理論的推定は実験データを裏付けている。[ 37 ] [ 38 ] 核分裂後も残存する同位体298Flのアルファ崩壊半減期は約17日と予測されている。[ 39 ] [ 40 ]
巨視的・微視的（MM）理論によれば、Z = 114 が次の球面魔法数である可能性がある。[ 41 ] [ 42 ] Z = 114の領域では 、MM 理論は、N = 184 が次の球面中性子魔法数であることを示し、 208 Pb（Z = 82、N = 126）の後に、次の球面二重魔法核の有力候補として原子核298 Flを提示している。298 Fl は、より長寿命の超重原子核からなる仮想的な「安定性の島」の中心にあると考えられている。しかし、相対論的平均場（RMF）理論を用いた他の計算では、選択されたパラメータセットに応じて、Z = 120、122、126 を代替の陽子魔法数として提案しており、 Z = 114 またはN = 184を完全に省略しているものもあります。 [ 41 ] [ 42 ]また、特定の陽子殻でピークがあるのではなく、 Z = 114～126の範囲で陽子殻効果のプラトーが存在する可能性もあります。
298 Fl付近の安定の島は、特に殻閉殻付近の核分裂障壁の高さが大きくなることで、構成核の安定性、特に自発核分裂に対する安定性を高めると予測されている。 [ 41 ] [ 43 ]予想される高い核分裂障壁のため、この安定の島内の核はすべてアルファ崩壊のみで崩壊し、そのため、最も半減期が長い核は298 Fl である可能性がある。この核の半減期の予測は、数分から数十億年に及ぶ。[ 44 ]ただし、最も長寿命の核種は298 Fl ではなく、297 Fl ( N = 183) である可能性があり、後者の核種の不対中性子が追加の安定性をもたらす可能性がある。[ 45 ]他の計算では、安定性は代わりにN = 184付近のダルムスタチウムまたはコペルニシウムのベータ安定同位体（半減期は数百年）でピークに達し、フレロビウムが安定領域の上限にあることが示唆されている。[ 43 ] [ 46 ]
閉殻中性子の証拠は、基底状態から基底状態への遷移におけるQ α値の系統的な変化から直接見ることができるが、閉殻陽子の証拠は、（部分的な）自発核分裂半減期から得られる。このようなデータは、 生成率が低く、SF 分岐が弱いため、抽出が難しい場合がある。Z = 114 の場合、この提案された閉殻の効果の証拠は、原子核ペア282 Cn (T SF 1/2 = 0.8 ms) と286 Fl (T SF 1/2 = 130 ms)、および284 Cn (T SF = 97 ms) と288 Fl (T SF > 800 ms) の比較から得られる。さらなる証拠は、 290 Lvや292 Og (いずれもN = 174の同位体)など、Z > 114 の原子核の部分SF半減期の測定から得られるだろう。Z = 114 効果の抽出は、この領域で支配的なN = 184 効果が存在するため複雑になる。
現在の技術では、核融合蒸発経路による原子核298Flの直接合成は不可能である。利用可能な入射粒子と標的の組み合わせでは、原子核に安定の島内に収まるのに十分な中性子を充填することができず、また、実験を可能にするのに十分な強度の放射性ビーム（ 44Sなど）を生成することもできないからである。[ 46 ]
このような中性子過剰同位体は、質量が大きい原子核の準核分裂（部分的な融合に続いて核分裂が起こる）によって形成される可能性があると示唆されている。このような原子核は、閉殻に近い同位体Z = 20/ N = 20 ( 40 Ca )、Z = 50/ N = 82 ( 132 Sn )、またはZ = 82/ N = 126 ( 208 Pb/ 209 Bi ) を形成して核分裂する傾向がある。アクチニド原子核（ウランやキュリウムなど）の衝突における多核子移行反応は、特に Z = 114 の領域で強い殻効果がある場合、安定の島に位置する中性子過剰超重原子核を合成するために使用できる可能性がある。 [ 46 ] [ 47 ]これ が実際に可能であれば、そのような反応の 1 つは次のようになる可能性がある。[ 48 ]