導入
崩壊と検出 ビームはターゲットを通過して次のチャンバーである分離器に到達します。新しい原子核が生成された場合、それはこのビームとともに運ばれます。[ 28 ] 分離器では、新しく生成された原子核は他の核種(元のビームの核種と他の反応生成物)[ g ] から分離され、表面障壁検出器 に移送され、そこで原子核が停止します。検出器への衝突の正確な位置がマークされ、そのエネルギーと到着時間もマークされます。[ 28 ] 移送には約10⁻⁶秒かかります。 検出されるためには、原子核はこの時間生存する必要があります。原子核の崩壊が記録されると、原子核は再び記録され、崩壊の位置、エネルギー 、および時間が測定されます。[ 28 ]
原子核の安定性は強い相互作用によってもたらされます。しかし、その範囲は非常に短く、原子核が大きくなるにつれて、最外殻核子(陽子と中性子)への影響は弱まり ます。 同時に、原子核は陽子間の静電反発によって引き裂かれ、その範囲は制限されません。強い相互作用によってもたらされる全結合エネルギー は核子の数に比例して増加しますが、静電反発は原子番号の二乗に比例して増加するため、後者はより速く増加し、重原子核や超重原子核ではますます重要になります。[ 33 ] [ 34 ] したがって、超重原子核は理論的に予測されており[ 35 ] 、これまでのところ、主にアルファ崩壊 と自発核分裂 という、このような反発によって引き起こされる崩壊モードを介して崩壊することが観測されています。[ h ] アルファ放出核種のほとんどは210個以上の核子を持ち、自発核分裂を主として起こす最も軽い核種は238個である。どちらの崩壊モードでも、原子核はそれぞれのモードに対応するエネルギー障壁 によって崩壊が抑制されるが、トンネル効果によって通過することができる。[ 33 ] [ 34 ]
JINRのフレロフ核反応研究所 に設置されたドゥブナガス充填反跳分離器に基づく超重元素生成装置の概略図。検出器とビーム集束装置内の軌道は、前者の双極子磁石 と後者の四重極磁石 によって変化する。 [ 40 ] アルファ粒子は、核子あたりのアルファ粒子の質量が小さいため、アルファ粒子が運動エネルギーとして原子核から離れるためのエネルギーが残ることから、放射性崩壊でよく生成されます。自発核分裂は、静電反発によって原子核が引き裂かれることで起こり、同じ原子核が分裂するさまざまな場合にさまざまな原子核が生成されます。[ 34 ] 原子番号が増加するにつれて、自発核分裂の重要性が急速に高まります。自発核分裂の部分半減期は、ウラン (元素番号92)からノーベリウム (元素番号102)まで23 桁減少し、[ 42 ] トリウム (元素番号90)からフェルミウム (元素番号100)まで30桁減少します。 [ 43 ] 初期の液滴モデル では、約 280 個の核子を持つ原子核では核分裂障壁 が消失するため、自発的核分裂がほぼ瞬時に起こると示唆されていた。[ 34 ] [ 44 ] 後期の核殻モデル では、約 300 個の核子を持つ原子核は安定の島 を形成し、その中で原子核は自発的核分裂に対してより抵抗力があり、半減期が長いアルファ崩壊を主に起こすと示唆されていた。[ 34 ] [ 44 ] その後の発見では、予測された島は当初予想されていたよりも遠い可能性があることが示唆され、また、長寿命のアクチニドと予測された島の中間の原子核は変形しており、殻効果によって追加の安定性を得ることも示された。[ 45 ] より軽い超重核、[ 46 ] および予想されるアイランドに近いもの、[ 42 ] に関する実験では、自発的核分裂に対する安定性がこれまで予想されていたよりも大きいことが示されており、原子核に対する殻効果の重要性が示されています。[ i ]
アルファ崩壊は放出されるアルファ粒子によって記録され、崩壊生成物は実際の崩壊前に容易に決定できます。このような崩壊または連続する一連の崩壊によって既知の原子核が生成された場合、反応の元の生成物を容易に決定できます。[ j ] (崩壊連鎖内のすべての崩壊が実際に互いに関連していることは、これらの崩壊の位置によって確立されます。崩壊は同じ場所でなければなりません。)[ 28 ] 既知の原子核は、崩壊エネルギー(より具体的には、放出される粒子の運動エネルギー)など、それが受ける崩壊の特定の特性によって認識できます。 [ k ] しかし、自発核分裂はさまざまな原子核を生成物として生成するため、元の核種をその娘核から決定することはできません。[ l ]
超重元素の合成を目指す物理学者が利用できる情報は、検出器で収集された情報、すなわち粒子の位置、エネルギー、検出器への到達時刻、およびその崩壊時の情報である。物理学者はこのデータを分析し、それが実際に新しい元素によって引き起こされたものであり、主張されている核種とは異なる核種によって引き起こされたものではないと結論付けようとする。多くの場合、提供されたデータは、新しい元素が確実に生成され、観測された効果に対する他の説明がないと結論付けるには不十分であり、データの解釈に誤りが生じている。[ m ]
歴史 1970年にローレンス・リバモア国立研究所の アルバート・ギオルソ らが元素104 と105 を観測したと主張したことを受けて、酸素18の入射粒子と以前使用されていたカリホルニウム249の標的を用いて元素106の探索が行われた。[ 57 ] いくつかの9.1 MeVアルファ崩壊 が報告され、現在では元素106に由来するものと考えられているが、当時は確認されていなかった。1972年にHILAC加速器が機器のアップグレードを受けたため、チームは実験を繰り返すことができず、停止中はデータ解析が行われなかった。[ 57 ] この反応は数年後の1974年に再び試みられ、バークレーのチームは新しいデータが1971年のデータと一致することに気づき、ギオルソは驚いた。したがって、元のデータをより注意深く分析していれば、元素106は実際には1971年に発見されていた可能性がある。[ 57 ]
2つのグループが元素の発見を 主張した。元素106の証拠は、1974年にユーリ・オガネシアン 率いるロシアの研究チームがドゥブナで初めて報告した。この研究では、 鉛208 と鉛207 の標的にクロム54 の加速イオンを照射した。合計で51回の自発核分裂 が観測され、半減期は4~10ミリ秒であった。チームは、これらの活動の原因として核子 移行反応を 除外した後、活動の最も可能性の高い原因は元素106の同位体の自発核分裂であると結論付けた。問題の同位体は当初シーボーギウム259であると示唆されたが、後にシーボーギウム260に訂正された。[ 58 ]
208 82 Pb + 54 24 Cr → 260 106 Sg + 2n 207 82 Pb + 54 24 Cr → 260 106 Sg +n 数か月後の1974年、カリフォルニア大学バークレー校のグレン・T・シーボーグ、 キャロル・アロンソ 、アルバート・ギオルソ、およびローレンス・リバモア国立研究所のE・ケネス・ヒューレットを含む研究者らは、5年前に元素104の合成に使用されたものと同様の装置を用いて、酸素18イオンで カリホルニウム -249ターゲットを照射することにより、この元素を合成した[ 59 ]。 彼らは、半減期が104の 同位体シーボーギウム-263mからと思われる少なくとも70回のアルファ崩壊を観測した。 0.9 ± 0.2 秒。アルファ娘核種であるラザフォード-259 と孫娘核種であるノーベリウム-255 は以前に合成されており、ここで観測された特性は、それらの生成強度と同様に、以前に知られていた特性と一致した。観測された反応の断面積0.3 ナノバーン も、理論的予測とよく一致した。これらは、アルファ崩壊事象がシーボーギウム-263m に起因するという帰属を裏付けるものであった。[ 58 ]
249 98 Cf + 18 8 O → 263m 106 Sg + 4 1 0 n → 259 104 Rf +α → 255 102 No +α 発見に関する当初の競合する主張から論争が生じたが、元素105 までの合成元素の場合とは異なり、どちらの発見者チームも新元素の提案名を発表することを選択しなかったため、元素命名論争は一時的に回避された。しかし、発見に関する論争は1992年まで続き、元素101から 112 の発見主張に関する結論を出すことで論争に終止符を打つために結成されたIUPAC/IUPAPトランスフェミウム作業部会(TWG)は、ソ連によるシーボーギウム260の合成は「収率曲線と角度選択の結果が欠けている」ため説得力に欠けると結論付けた一方、アメリカによるシーボーギウム263の合成は既知の娘核にしっかりと固定されているため説得力があると結論付けた。そのため、TWGは1993年の報告書でバークレーチームを公式の発見者として認めた。[ 58 ]
元素106は、合成元素 の発見の先駆者であるグレン・T・シーボーグにちなんで、 シーボーギウム (Sg)と名付けられました。 シーボーグが周期表で自分の名前が付けられた元素を指差している。 シーボーグは以前、TWGに対し、バークレーが元素104と105の公式発見者として認められた場合、ソ連の核研究 計画の元責任者であるイゴール・クルチャトフにちなんで元素104にこの名前を提案したドゥブナチームに敬意を表して、元素106に クルチャトビウム (記号Kt)という名前を提案するかもしれないと示唆していた。しかし、TWG報告書の発表後、競合するチーム間の関係が悪化したため(バークレーチームは特に元素104に関してTWGの結論に強く反対したため)、この提案はバークレーチームによって検討対象から外された。[ 60 ] 公式発見者として認められた後、バークレーチームは真剣に名前の決定を始めた。
…私たちはその発見の功績と、それに伴う新元素の命名権を与えられました。ギオルソ・グループの8人のメンバーは、アイザック・ニュートン、トーマス・エジソン、レオナルド・ダ・ヴィンチ、フェルディナンド・マゼラン、伝説のユリシーズ、ジョージ・ワシントン、そしてチームメンバーの一人の出身地であるフィンランドにちなんだ、幅広い名前を提案しました。長い間、焦点も定まらず、有力候補もいませんでした。ある日、アル・ギオルソが私のオフィスに入ってきて、元素106を「シーボーギウム」と名付けるのはどう思うかと尋ねました。私は驚きました。[ 61 ]
シーボーグの息子エリックは、命名過程を次のように回想している。[ 62 ]
発見に関わった8人の科学者が多くの有望な可能性を示唆していたため、ギオルソは合意に達することを諦めていたが、ある夜、あるアイデアが浮かんだ。彼はチームメンバーに一人ずつ声をかけ、7人が同意するまで続けた。そして、50年来の友人であり同僚である父にこう言った。「元素106をシーボーギウムと命名することに7票が集まりました。同意していただけますか?」父は驚愕し、母と相談した後、同意した。[ 62 ]
シーボーギウム という名前と記号Sgは、1994年3月に開催された アメリカ化学会 の第207回全国大会で、共同発見者の1人であるケネス・ヒューレットによって発表された。[ 61 ] しかし、IUPACは 1994年8月に、元素に存命の人物の名前を付けることはできないと決議し、当時シーボーグはまだ存命だった。そのため、1994年9月、IUPACは、元素104から109の発見をめぐって競合する主張をしていた3つの研究所(3番目はドイツ のダルムシュタット にあるGSIヘルムホルツ重イオン研究所 )が提案した名前を他のさまざまな元素に移し、元素104に対するバークレーの提案であるラザフォード ウム (Rf)を元素106に移し、シーボーギウムという 名前を完全に削除した一連の名前を推奨した。[ 60 ]
この決定は、歴史的発見者の新元素命名権を無視したこと、および存命人物にちなんで元素に命名することを禁じる新たな遡及的規則に反対する世界的な抗議の嵐を引き起こした。アメリカ化学会は、元素106のシーボーギウム という名称を、元素104から109に関する他のすべてのアメリカとドイツの命名提案とともに断固として支持し、IUPACに反してこれらの名称を学会誌で承認した。[ 60 ] 当初、IUPACは自らを弁護し、委員会のアメリカ人メンバーは次のように書いた。「発見者には元素に命名する権利はない。名前を提案する権利がある。そしてもちろん、我々はそれを全く侵害していない。」しかし、シーボーグは次のように反論した。
これは、元素の発見者として認められ、異論のない人物がその元素に名前を付ける特権を否定されるという、歴史上初めてのこととなるだろう。[ 61 ]
世論の圧力に屈し、IUPACは1995年8月に別の妥協案を提示した。それは、他のアメリカの提案のうち1つを除くすべてを削除する代わりに、元素106にシーボーギウム という名前を復活させるというものだったが、これはさらに悪い反応を招いた。最終的に、IUPACはこれらの以前の妥協案を撤回し、1997年8月に最終的な新しい勧告を行った。この勧告では、元素104から109までのアメリカとドイツの提案がすべて採用され、元素106にはシーボーギウム が採用された。唯一の例外は元素105で、これは超アクチニド合成の実験手順に対するドゥブナチームの貢献を認めてドブニウムと名付けられた。このリストは最終的にアメリカ化学会によって承認され、同会は次のように記した。 [ 60 ]
国際的な調和のため、委員会は、文献で長年使用されてきた「ハニウム」(アメリカの提案)に代えて、元素105の名称として「ダブニウム」を渋々受け入れた。元素106の名称として「シーボーギウム」が国際的に承認されたことを喜ばしく思う。[ 60 ]
シーボーグ社は命名に関して次のようにコメントした。
言うまでもなく、米国の化学者たちがタングステン(74)の下に位置する元素106を「シーボーギウム」と呼ぶことを推奨してくれたことを誇りに思います。化学研究者たちが、そのような化合物をシーボーギウム塩化物、シーボーギウム硝酸塩、そしておそらくはシーボーゲートナトリウムと呼ぶ日が来るのを楽しみにしています。これは私に与えられた最大の栄誉であり、ノーベル賞受賞よりも素晴らしいと思います。[ n ] 将来、化学を学ぶ学生は、周期表について学ぶ際に、なぜその元素が私の名前で名付けられたのかを疑問に思うかもしれません。それによって、私の研究についてより深く学ぶことができるでしょう。[ 61 ]
シーボーグは1年半後の1999年2月25日に86歳で亡くなった。[ 61 ]
同位体 シーボーギウムなどの超重元素は、 粒子加速器でより軽い元素を照射して 核融合反応を 誘発することによって生成される。シーボーギウムの同位体のほとんどはこのように直接合成できるが、より重い同位体の中には、原子番号 の大きい元素の崩壊生成物としてのみ観測されているものもある。[ 70 ]
関与するエネルギーに応じて、超重元素を生成する核融合反応は「高温」と「低温」に分けられます。高温核融合反応では、非常に軽く高エネルギーの入射粒子が非常に重い標的(アクチニド)に向かって加速され、高い励起エネルギー(約40~50 MeV )の複合核が生成され、それが核分裂するか、数個(3~5個)の中性子を蒸発させる可能性があります。[ 70 ] 低温核融合反応では、生成される融合核は比較的低い励起エネルギー(約10~20 MeV)を持ち、これらの生成物が核分裂反応を起こす確率が低くなります。融合核が基底状態 に冷却されるにつれて、1個または2個の中性子の放出のみが必要となり、より中性子過剰な生成物の生成が可能になります。[ 71 ] 後者は、室温条件下で核融合が達成されたと主張されている概念とは異なります(低温核融合を 参照)。[ 72 ]
シーボーギウムには安定同位体や天然同位体は存在しない。いくつかの放射性同位体は、2つの原子を融合させるか、より重い元素の崩壊を観察することによって、実験室で合成されている。質量数257~269および271の14種類のシーボーギウム同位体が報告されており、そのうち4つ、シーボーギウム-261、-263、-265、および-267は準安定状態 であることが知られている。これらはすべてアルファ崩壊と自発核分裂によってのみ崩壊するが、唯一の例外はシーボーギウム-261で、これはドブニウム-261に電子捕獲される こともある。 [ 73 ]
より重い同位体では半減期が長くなる傾向があるが、偶数-奇数同位体は一般的に隣接する 偶数-偶数 同位体よりも安定している。これは、奇数個の中性子が自発的核分裂の阻害を増大させるためである。[ 74 ] 既知のシーボーギウム同位体の中では、偶数-奇数核ではアルファ崩壊が主な崩壊モードであるのに対し、偶数-偶数核 では核分裂が支配的である。既知の最も重い同位体のうち、267Sg 、269Sg 、271Sg の3つは、半減期が数分程度と最も長寿命でもある。[ 73 ] この領域の他のいくつかの同位体は、同等かそれ以上の半減期を持つと予測されている。さらに、263Sg 、265Sg 、265mSg 、および268Sg [ 10 ] の半減期は秒単位で測定されます。残りの同位体はすべて半減期がミリ秒単位で測定されますが、最も半減期の短い同位体である261mSg はわずか9.3 マイクロ秒です。[ 2 ]
257Sgから 261Sg までの陽子過剰同位体は、低温核融合によって直接生成された。より重い同位体はすべて、より重い元素であるハッシウム 、ダルムスタチウム 、フレロビウムのアルファ崩壊を繰り返すことによって生成されたが、 263mSg 、264Sg 、265Sg 、265mSg の同位体は例外で、アクチニド標的への照射による高温核融合によって直接生成された。
予測される特性 シーボーギウムやその化合物の特性は、ごくわずかしか測定されていません。これは、その生産が極めて限定的で高価であること[ 75 ] と、シーボーギウム(およびその親元素)が非常に速く崩壊するという事実によるものです。いくつかの特異な化学関連特性は測定されていますが、シーボーギウム金属の特性は依然として不明であり、予測しか得られていません。
物理的な シーボーギウムは、通常の条件下では固体であり、より軽い同族元素 であるタングステンと同様に体心立方結晶構造をとると予想されている。 [ 4 ] 初期の予測では、密度が約 35.0 g/cm 3 の 非常に重い金属であると推定されていたが、[ 3 ] 2011 年と 2013 年の計算では、23~24 g/cm 3 というやや低い値が予測された。[ 5 ] [ 6 ]
化学薬品 シーボーギウムは、6d系列の遷移金属の4番目のメンバーであり、周期表の第6族で最も重いメンバーで、 クロム 、モリブデン 、タングステン に次ぐ。このグループのすべてのメンバーは、多様なオキソアニオンを形成する。これらは容易にグループの酸化状態+6を示すが、クロムの場合はこれが非常に酸化的であり、この状態はグループを下るにつれて還元に対してますます安定になる。実際、タングステンは、4つの5d電子すべてが金属結合 に関与する最後の5d遷移金属である。[ 76 ] そのため、シーボーギウムは気相と水溶液の両方で最も安定な酸化状態として+6を持つはずであり、これは実験的に知られている唯一の正の酸化状態である。+5と+4の状態はより不安定であり、クロムで最も一般的な+3の状態は、シーボーギウムでは最も不安定である。[ 3 ]
最高酸化状態の安定化は、6d軌道と7s軌道のエネルギーが類似しているため、初期の6d元素で起こります。これは、7s軌道が相対論的に安定化され、6d軌道が相対論的に不安定化されるためです。この効果は第7周期で非常に大きいため、シーボーギウムは7s電子よりも先に6d電子を失うと予想されます(Sg、[Rn]5f 14 6d 4 7s 2 ; Sg + 、[Rn]5f 14 6d 3 7s 2 ; Sg 2+ 、[Rn]5f 14 6d 3 7s 1 ; Sg 4+ 、[Rn]5f 14 6d 2 ; Sg 6+ 、[Rn]5f 14 )。 7s軌道の大きな不安定化のため、Sg IVはW IV よりもさらに不安定であり、Sg VI に非常に容易に酸化されるはずです。六配位Sg 6+ イオンの予測イオン半径は65 pmですが、シーボーギウムの予測原子半径は128 pmです。それにもかかわらず、最高酸化状態の安定性は、Lr III > Rf IV > Db V > Sg VI のように低下すると予想されます。水性酸性溶液中のシーボーギウムイオンの予測標準還元電位 は次のとおりです。[ 3 ]
シーボーギウムは、非常に揮発性の高い六フッ化物 (SgF 6 )と、中程度の揮発性を持つ六塩化物(SgCl 6 )、五塩化物(SgCl 5 )、およびオキシ塩化物SgO 2 Cl 2 とSgOCl 4 を形成するはずです。[ 77 ] SgO 2 Cl 2は 、シーボーギウムのオキシ塩化物の中で最も安定であり、6族オキシ塩化物の中で最も揮発性が低いと予想され、MoO 2 Cl 2 > WO 2 Cl 2 > SgO 2 Cl 2 の順になります。[ 3 ] 揮発性のシーボーギウム(VI)化合物SgCl 6 とSgOCl 4は、MoCl 6 とMoOCl 4 と同様に、高温でシーボーギウム(V)化合物に分解するのに不安定であると予想されます。 SgO 2 Cl 2 では、Sg–Cl 結合の強さが似ているにもかかわらず (モリブデンやタングステンと同様)、最高被占軌道と最低非占軌道 の間のエネルギーギャップがはるかに大きいため、このようなことは起こらないはずです。[ 78 ]
モリブデンとタングステンは互いに非常によく似ており、より小さなクロムとは重要な違いを示している。シーボーギウムはタングステンとモリブデンの化学的性質にかなり近い挙動を示し、さらに多様なオキソアニオンを形成すると予想されている。その中で最も単純なものはシーボーゲート、SgO 2− 4 であり、これはSg(H ) の急速な加水分解によって形成される。2 O) 6+ 6 、ただし、シーボーギウムのサイズが大きいことから予想されるように、モリブデンやタングステンの場合よりも起こりにくい。シーボーギウムはフッ化水素酸 3 F− やSgOF − 5 などの錯体も形成する。錯体形成は、フッ化水素酸中での加水分解と競合する。 [ 3 ]
実験化学 シーボーギウムの実験的化学研究は、原子を1つずつ生成する必要があること、半減期が短いこと、そしてそれに伴う実験条件の厳しさのために妨げられてきた。[ 79 ] 同位体265Sg とその異性体265mSgは放射化学にとって有利である。これらは 248Cm ( 22Ne ,5n)反応で生成される。[ 80 ]
1995年と1996年に行われたシーボーギウムの最初の実験的化学研究では、248 Cm( 22 Ne,4n) 266 Sg の反応でシーボーギウム原子が生成され、熱平衡化され、O 2 /HCl 混合物と反応した。生成したオキシ塩化物の吸着特性を測定し、モリブデンおよびタングステン化合物の吸着特性と比較した。その結果、シーボーギウムは他の第6族元素と同様の揮発性オキシ塩化物を形成することが示され、オキシ塩化物の揮発性が第6族を下るにつれて減少する傾向が確認された。
Sg + O2 + 2 HCl →SgO2 Cl2 +H2 2001年、あるチームは、 H₂O 環境下でこの元素をO₂ と反応させることにより、シーボーギウムの気相化学の研究を続けた。オキシ塩化物の生成と同様の方法で、実験の結果は、より軽い第6族同族元素や擬似同族元素であるウランの間でよく知られている反応である、シーボーギウム酸化物水酸化物の生成を示した 。[ 81 ]
2Sg + 3O2 → 2SgO3 スゴー3 +H2 O →SgO2 (OH)2 シーボーギウムの水溶液化学に関する予測は、ほぼ確認されている。1997年と1998年に実施された実験では、シーボーギウムはHNO 3 /HF溶液を使用して陽イオン交換樹脂から溶出され、 SgO 2− 4 ではなく、おそらく中性のSgO 2 F 2 または陰イオン錯イオン[SgO 2 F 3 ] − として溶出された。対照的に、0.1 M硝酸 では、モリブデンやタングステンとは異なり、シーボーギウムは溶出しない。これは、[Sg(H 2 O) 6 ] 6+ の加水分解は陽イオン錯体[Sg(OH) 4 (H 2 O)] 2+ または[SgO(OH) 3 (H 2 O) 2 ] +までしか進行しないのに対し、モリブデンとタングステンの加水分解は中性の[MO 2 (OH) 2 ]まで進行することを示している。[ 3 ]
シーボーギウムの既知の酸化状態は、+6 のグループ酸化状態以外にはゼロ酸化状態のみです。クロムヘキサカルボニル 、モリブデンヘキサカルボニル 、タングステンヘキサカルボニルを形成する 3 つの軽い同族体と同様に、シーボーギウムも 2014 年に シーボーギウムヘキサカルボニル Sg(CO) 6 を形成することが示されました。モリブデンおよびタングステンの同族体と同様に、シーボーギウムヘキサカルボニルは揮発性化合物であり、二酸化ケイ素 と容易に反応します。[ 79 ]
自然界における不在 自然界における長寿命の原始的な シーボーギウム核種の探索はすべて否定的な結果に終わっている。2022年の研究では、天然のタングステン(その化学的同族体)中のシーボーギウム原子の濃度は100万個未満であると推定されている。 5.1 × 10 −15 原子(Sg)/原子(W)。[ 82 ]
注記 ↑ シーボーギウムの最も安定な同位体は、測定回数が少ないことに起因する不確実性のため、既存のデータに基づいて決定することはできません。既存のデータに基づくと、 1 標準偏差に相当する 267Sg の半減期は 9.8 +11.3 −4.5 分、[ 1 ] 269 Sgの値は 5 ± 2 分; [ 2 ] これらの測定値は信頼区間 が重なっています。 ↑ 元素99と100の 名称であるアインシュタイニウム とフェルミウムは、それぞれその名の由来となった アルベルト・アインシュタイン とエンリコ・フェルミが 存命中に提案されたものの、アインシュタインとフェルミが亡くなるまで正式には認められなかった。 ↑ 原子核物理学 では原子番号が大きい元素は重い元素と呼ばれます。 鉛 (元素番号82)はそのような重い元素の一例です。「超重元素」という用語は、通常、原子番号が103 より大きい元素を指します(ただし、原子番号が100 [ 14 ] または112 [ 15 ] より大きいなど、他の定義もあります。また、この用語は、仮説上の超アクチニド 系列の開始前に上限を設定する「超アクチニド」という用語と同等のものとして提示されることもあります)。 [ 16 ] 「重い同位体」(特定の元素の)および「重い原子核」という用語は、 一般的に理解できるとおり、それぞれ(特定の元素の)質量が大きい同位体および質量が大きい原子核を意味します。 ↑ 2009年、オガネシアン率いるJINRのチームは、対称的な136Xe + 136Xe反応でハッシウムを生成しようとした試みの結果を発表した。彼ら はその ような反応で原子を1つも観測できず、核反応の確率の尺度である断面積の上限を2.5 pb とした。 [ 17 ] それに対し、ハッシウムの発見につながった反応208Pb + 58Fe の断面積は、発見者によって推定すると約20pb(より正確には19 +19 -11 pb)であった。 [ 18 ] ↑ ビーム粒子を加速するために加えられるエネルギー量も断面積の値に影響を与える可能性があります。たとえば、 28 14 Si + 1 0 n → 28 13 Al + 1 1 p 反応では、断面積は 12.3 MeV で 370 mb 18.3 MeV で 160 mb まで滑らかに変化し、13.5 MeV で最大値 380 mb の幅広いピークがあります。 [ 22 ] ↑ この数値は、複合核の寿命の一般的に受け入れられている上限値も示している。 [ 27 ] ↑ この分離は、生成された原子核が未反応のビーム原子核よりも標的を通過する速度が遅いことに基づいています。分離器には、移動する粒子に対する影響が特定の速度で相殺される電場と磁場が含まれています。このような分離は、飛行時間測定 と反跳エネルギー測定によっても補助できます。この2つを組み合わせることで、原子核の質量を推定できる場合があります。 ↑ すべての崩壊モードが静電反発によって引き起こされるわけではありません。たとえば、ベータ崩壊は 弱い相互作用 によって引き起こされます。 ↑ 1960年代には、原子核の基底状態はエネルギーと形状が異なり、特定の魔法数の核子が原子核の安定性を高めることがすでに知られていた。しかし、超重原子核は変形しすぎていて核構造を形成できないため、核構造は存在しないと考えられていた。 [ 42 ] ↑ 原子核の質量は直接測定されるのではなく、別の原子核の質量から計算されるため、このような測定は間接測定と呼ばれます。直接測定も可能ですが、ほとんどの場合、超重原子核については利用できません。 [ 47 ] 超重原子核の質量の最初の直接測定は、2018 年に LBNL で報告されました。 [ 48 ] 質量は、移送後の原子核の位置から決定されました (移送は磁石の存在下で行われたため、位置は原子核の質量電荷比に関連する軌道を決定するのに役立ちます)。 [ 49 ] ↑ 崩壊が真空中で起こった場合、崩壊前後の孤立系の全運動量は保存されなければならない ため、娘核もわずかな速度を得る。したがって、2 つの速度の比、ひいては運動エネルギーの比は、2 つの質量の比に反比例する。崩壊エネルギーは、アルファ粒子の既知の運動エネルギーと娘核の運動エネルギーの合計に等しい(前者の正確な割合)。実験でも計算は成り立つが、違いは、原子核は検出器に結び付けられているため、崩壊後に動かないことである。 ↑ 自発核分裂は、JINR の主任科学者であった ソ連の物理学者ゲオルギー・フレロフ [ 50 ] によって発見され、そのため同施設にとって「お気に入りの研究テーマ」となった。 [ 51 ] 対照的に、LBL の科学者たちは、核分裂の情報だけでは元素の合成を主張するには不十分だと考えていた。彼らは、複合原子核が中性子のみを放出し、陽子やアルファ粒子のような荷電粒子を放出していないことを立証するのが難しいため、自発核分裂は新しい元素の識別に用いるには研究が不十分だと考えていた。 [ 27 ] そのため、彼らは新しい同位体を連続アルファ崩壊によって既知の同位体と関連付けることを好んだ。 [ 50 ] ↑ 例えば、元素102は1957年にスウェーデンの ストックホルム県 ストックホルム にあるノーベル物理学研究所で誤って同定されました。 [ 52 ] この元素の生成に関する以前の決定的な主張はなく、この元素はスウェーデン、アメリカ、イギリスの発見者によってノーベリウムという名前が付けられました。後 に、この同定が間違っていることが示されました。翌年、RLはスウェーデンの結果を再現できず、代わりにこの元素の合成を発表しましたが、その主張も後に否定されました。 JINRは、自分たちが最初にこの元素を生成したと主張し、新しい元素にジョリオチウム という独自の名前を提案しました。ソ連の名前も受け入れられませんでした(JINRは後に元素102の命名を「性急」と呼んでいます)。 [ 55 ] この名称は、 1992年9月29日に署名された、元素の発見優先権に関するIUPACの裁定に対する書面による回答の中で提案された。 [ 55 ] 「ノーベリウム」という名称は、広く使用されているため変更されなかった。 [ 56 ] ↑ シーボーグは実際には、1951年にエドウィン・マクミラン と共に「最初の超ウラン元素の化学における発見」でノーベル化学賞を受賞していた。 [ 63 ] ↑ 半減期の値は情報源によって異なるため、ここでは最新の発表値を掲載しています。
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