リバモリウムの同位体

リバモリウム（₁₁₆ Lv）は合成元素であるため、標準的な原子量を与えることはできません。すべての人工元素と同様に、安定同位体はありません。最初に合成された同位体は2000年の^{293 Lvです。}質量数288～293の放射性同位体は6つ知られており、さらに重い同位体である²⁹⁴ Lvの可能性を示唆する兆候もいくつかあります。最も長寿命の既知の同位体は半減期が70 msの²⁹³ Lvです。 ^[2]

以下の表には、原子番号 116 の複合核を形成するために使用できるターゲットと発射体のさまざまな組み合わせが記載されています。

1995年、GSIのチームは放射捕獲（x =0）生成物として²⁹⁰ Lvの合成を試みた。6週間の実験中に原子は検出されず、断面積の限界は3 pbに達した。 ^[7]

このセクションでは、いわゆる「ホット」核融合反応によるリバモリウムの核の合成について扱います。これは、高励起エネルギー (~40～50 MeV、つまり「ホット」) で複合核を生成するプロセスであり、核分裂から生き残る可能性が低くなります。励起された核は、3～5 個の中性子を放出して基底状態に崩壊します。48 Ca 核を利用する核融合反応では、^通常、中間励起エネルギー (~30～35 MeV) の複合核が生成され、「ホット」核融合反応と呼ばれることもあります。これは、部分的には、これらの反応からの比較的高い収率につながります。

この反応は2006年にGSIのチームによって試みられたという漠然とした証拠がある。結果については公表されていないが、おそらく原子が検出されなかったことを示している。これは^238Uターゲットの断面積の系統的研究から予想されるものである。^[8]

2023年、この反応はドゥブナにあるJINRの超重元素工場で、54Crの弾頭を使った元素120の将来の合成に備えて再び研究された^。288Lvの原子1個が報告^され、寿命が1ミリ秒未満のアルファ崩壊を起こした。反応とその断面積のさらなる分析が進行中である。^[4]

2024年に、この反応はLBNLで行われ、^50個のTi弾頭を使用した元素120の将来の合成の試みの準備が整いました。既知の同位体²⁹⁰ Lvの2つの原子がうまく生成されました。^{[9] [10] [11]これは、 50個の}Ti弾頭とアクチニドターゲットを使用した超重元素の合成に成功した最初の例であり、断面積は0.44+0.58
−0.28 pb . ^[12]

^{2024年、この反応は、成功した238} U+ ⁵⁴ Cr反応の次のステップとして、JINRで研究されました^。288 Lvの原子2個と、新しいアルファ崩壊同位体²⁸⁹ Lvの原子3個が検出されました^{。289 Mcの原子1個がp2nチャネルで見つかりました。これは、アクチニドと48} Ca、⁵⁰ Ti、または⁵⁴ Crの発射体との反応でp x nチャネルが検出された初めてのケースでした。^[5]

リバモリウム合成の最初の試みは、1977年にローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）のケン・ヒューレットと彼のチームによって行われた。彼らはリバモリウムの原子を全く検出できなかった。^[13]その後、フレロフ原子核反応研究所（FLNR）のユーリ・オガネシアンと彼のチームが1978年に反応を試み、失敗した。1985年にバークレーとGSIのピーター・アームブラスターのチームとの共同実験で、計算された断面積の限界は10～100 pbで、結果は再び否定的だった。^[14]

2000年、ロシアのドゥブナ研究所の科学者らは、ついにリバモリウムの原子1個を検出することに成功し、同位体²⁹² Lvに割り当てられた。^[15] 2001年、彼らは反応を繰り返し、発見実験の確認としてさらに2個の原子を生成した。3個目の原子は、見逃された親アルファ崩壊に基づき暫定的に^{293 Lvに割り当てられた。 [16]} 2004年4月、研究チームはより高いエネルギーで実験を再度実行し、292 Lvに割り当てられた新しい崩壊系列を検出することができた^。これに基づき、元のデータは²⁹³ Lvに再割り当てされた。したがって、暫定的な系列は、この同位体のまれな崩壊分岐または異性体^293m Lvに関連している可能性がある。娘核が²⁸⁹ Flではなく^{290 Flに再割り当てされる可能性があることを考えると、 294} Lvである可能性もあるが、これらすべての割り当ては暫定的なものであり、2nチャネルを対象とした将来の実験で確認する必要がある。^{[17] [18]この反応では、 293} Lvの2つの追加原子が検出された。^[19]

2007年、GSI-SHIP実験では、4つの²⁹² Lv鎖と1つの²⁹³ Lv鎖に加えて、別の鎖が観測されました。当初は割り当てられていませんでしたが、後に²⁹¹ Lvであることが判明しました。しかし、それが²⁴⁸ Cm（^{48 Ca、5n）反応から来たのか、それとも246} Cm（⁴⁸ Ca、3n）などのより軽いキュリウム同位体（ターゲットに混合物として存在する）との反応から来たのかは不明です。 ^{[20] [21]}

2010年6月から7月にかけてGSIで行われた実験で、科学者らはリバモリウム原子6個、^{293 Lv原子2個、 292} Lv原子4個を検出した。彼らは核融合反応の崩壊データと断面積の両方を確認することができた。^[22]

理化学研究所で2016年に行われた⁴⁸ Ca+ ²⁴⁸ Cm反応の研究を目的とした実験では、自発核分裂を起こした²⁹⁰ Flと²⁸⁶ Cnに崩壊した²⁹⁴ Lvアルファに割り当てられたと思われる1つの原子が検出されたが、生成されたリバモリウム核種からの最初のアルファは検出されなかった。^[6]

リバモリウムの同位体質量数の割り当てを支援するために、ドゥブナチームは2003年3月から5月にかけて、²⁴⁵ Cmターゲットに^{48 Caイオンを照射しました。彼らは291} Lvと²⁹⁰ Lvに割り当てられた2つの新しい同位体を観測することができました。 ^[23]この実験は2005年2月から3月に成功裏に繰り返され、2003年の実験で報告されたものと同一の崩壊データを持つ10個の原子が生成されました。^[24]

リバモリウムはオガネソンの崩壊でも観測されている。2006年10月、カリホルニウム249にカルシウム48イオンを照射し、オガネソンの原子3個を検出し、その後急速にリバモリウムに崩壊したことが発表された。^[24]

^{娘化合物290} Lvの観察により、親化合物を²⁹⁴ Og に割り当てることができ、オガネソンの合成が確認されました。

2000年から2006年にかけて、ドゥブナのフレロフ原子核反応研究所で、複合原子核 ^{296、294、290} Lvの核分裂特性を研究する実験がいくつか行われました。使用された原子核反応は、²⁴⁸ Cm+ ⁴⁸ Ca、²⁴⁶ Cm+ ⁴⁸ Ca、²⁴⁴ Pu+ ⁵⁰ Ti、²³² Th+ ⁵⁸ Feの4つです。結果から、このような原子核が主に¹³² Sn ( Z  = 50、N  = 82)などの閉殻原子核を放出することによって核分裂する仕組みが明らかになりました。また、核融合-核分裂経路の収率は⁴⁸ Caと^{58 Feの発射体で同様であることが判明し、 58} Feの発射体が将来、超重元素の形成に使用される可能性があることが示されました。さらに、^48Caと^50Tiの発射体を使用して294Lv^を合成する比較実験では、核融合核分裂による収量は^50Tiの場合約3倍小さく、これもSHE製造における将来の使用を示唆している。^[25]

1999年、ローレンス・バークレー国立研究所の研究者らは、 Physical Review Letters誌に掲載された論文で、^{293 Og（}オガネソン参照）の合成を発表した。^[26]主張された同位体²⁸⁹ Lvは、11.63 MeVのアルファ放出によって崩壊し、半減期は0.64 msであった。翌年、他の研究者らが結果を再現できなかったため、研究者らは撤回を発表した。 ^[27] 2002年6月、研究所長は、これら2つの元素の発見に関する当初の主張は、主著者であるビクター・ニノフが捏造したデータに基づいていたと発表した。リバモリウムのこの同位体は、最終的に2024年にJINRによって²⁴² Pu（⁵⁰ Ti,3n）反応で発見された。^[5]

以下の表は、リバモリ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の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。

^{量子トンネルモデルによる理論計算は、 293} Lvと²⁹² Lvの合成に関する実験データを裏付けている。^{[28] [29]}

以下の表には、さまざまなターゲットと発射体の組み合わせが含まれており、計算によっ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提供されています。最も高い予測収量を持つチャネルが示されています。

DNS = 二核システム。 σ = 断面