鿔的同位素

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主要的鿔同位素

同位素 衰变 丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量 （MeV） 产物 283Cn 人造 3.81 秒 α 9.520 279Ds SF – 285Cn 人造 30 秒 α 9.15, 9.03? 281Ds

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鿔的同位素

图表

符号	Z（ p ）	N（ n ）	同位素质量（u）	半衰期	衰变 方式	衰变 产物	原子核 自旋
	激发能量
277Cn	112	165	277.16364(15)#	1.1(7) ms [0.69(+69−24) ms]	α	273Ds	3/2+#
281Cn	112	169	281.16975(42)#	130 ms	α	277Ds	3/2+#
282Cn	112	170	282.1705(7)#	0.8 ms	SF	(various)	0+
283Cn	112	171	283.17327(65)#	4 s	α (90%)	279Ds
					SF (10%)	(various)
283mCn				5 min	SF	(various)
284Cn	112	172	284.17416(91)#	97 ms	SF	(various)	0+
285Cn	112	173	285.17712(60)#	29 s	α	281Ds	5/2+#
285mCn				8.9 min	α	281mDs

备注：画上#号的数据代表没有经过实验的证明，只是理论推测而已，而用括号括起来的代表数据不确定性。

核合成

诸如鿔等超重元素都是在粒子加速器中用离子轰击轻元素，诱导核聚变反应而产生的。大部分鿔的同位素可用这种方式直接合成，但一些较重的则只发现于更重元素的衰变产物中。

核聚变反应根据所涉及的能量被分为“热聚变”和“冷聚变”。在热核聚变反应中，高能量的轻离子加速撞向质量高的目标体（多数用锕系元素），从而产生高激发能（约40至50 MeV）的复核，并可能释放3至5个中子。在冷聚变反应中，产生的原子核激发能（约10至20 MeV）相对较低，这降低了发生裂变反应的概率。原子核冷却到基态时，只释放一个或两个中子，因此产物的中子数可较高。此处所说的冷聚变反应有别于在室温条件下发生的核聚变反应（见冷聚变）。

冷聚变

1996年重离子研究所首次进行合成鿔的冷核聚变反应，并报告检测到两个²⁷⁷Cn的衰变链。

$\,_{30}^{70}\mathrm {Zn} +\,_{82}^{208}\mathrm {Pb} \,\to \,_{112}^{277}\mathrm {Cn} +\;_{0}^{1}\mathrm {n} \;$

2000年，他们撤回了这项发现。在2000年重复进行的反应中，他们又合成了一个鿔原子。他们在2002年试图测量1n激发能时，因⁷⁰Zn束失败而未能取得结果。日本理化学研究所于2004年证实了²⁷⁷Cn的发现。他们进一步发现了两个²⁷⁷Cn原子，并确认了整个衰变链的衰变数据。

²⁷⁷Cn合成成功后，重离子研究所在1997年使用⁶⁸Zn进行了反应，以研究同位旋（富含中子）对化学产量的影响。

$\,_{30}^{68}\mathrm {Zn} +\,_{82}^{208}\mathrm {Pb} \,\to \,_{112}^{275}\mathrm {Cn} +\;_{0}^{1}\mathrm {n} \;$

科学家发现，用⁶²Ni和⁶⁴Ni离子合成𫟼同位素时能提高产量，因此开启了这项实验。由于没有检测到²⁷⁵Cn的衰变链，所以截面限制在1.2 pb。

1990年，一些初步迹象显示，用能量为几个GeV的质子照射钨目标体后，形成了鿔的同位素。重离子研究所和耶路撒冷大学因此合作研究了下列反应。

$\,_{74}^{184}\mathrm {W} +\,_{38}^{88}\mathrm {Sr} \,\to \,_{112}^{271}\mathrm {Cn} +\;_{0}^{1}\mathrm {n} \;$

他们探测到一些自发裂变活动和12.5 MeV能量的α衰变，并将两者的源头指向辐射俘获产物²⁷²Cn或1n蒸发残留物²⁷¹Cn。要证实这些结论，需要进行更多的研究。

热聚变

1998年，俄罗斯杜布纳Flerov核研究实验室（FLNR）开始了一个研究项目：使用钙-48核的热聚变反应来合成超重元素。1998年3月，他们声称已经达到以下反应：

$\,_{92}^{238}\mathrm {U} +\,_{20}^{48}\mathrm {Ca} \,\to \,_{112}^{286-x}\mathrm {Cn} +\;_{0}^{x}\mathrm {n} \;$ (x=3,4)

新合成的²⁸³Cn自发裂变成较轻的核素，半衰期约为5分钟。

该产物的半衰期足够长，所以科学家首次开始针对鿔进行化学气态实验。2000年，杜布纳的Yuri Yukashev重复实验，但未能证实任何半衰期为5分钟的自发裂变。2001年重复的实验中，自发裂变产生的八块碎片积累于低温部分，这表明鿔具有类似氡的属性。不过，现在有些科学家高度怀疑这些结果的由来。为了确认鿔的合成，同一个团队在2003年1月成功地重复了反应，证实了衰变模式和半衰期。他们还能够计算出自发裂变活动质量的估值，约为285。这有助证实该同位素的发现。

美国劳伦斯伯克利国家实验室团队在2002年进行反应时无法检测到任何自发裂变，计算的截面限制在1.6 pb。

2003至2004年，杜布纳的团队使用了“杜布纳天然气填充反冲分离器”（DGFRS）重复进行了反应。这一次，²⁸³Cn以9.53 MeV进行α衰变，半衰期约为4分钟。研究人员也在4n通道中观察到²⁸²Cn（释放出4个中子）。

2003年，德国重离子研究所也参与寻找长度为5分钟的自发裂变活动。和杜布纳团队的结果相似，他们也能够在低温部分探测到七块自发裂变碎片。然而，这些自发裂变事件之间并无关联，因此不是鿔原子核直接自发裂变产生的。这使科学家质疑鿔的化学特性是否真的和氡相似。在杜布纳团队公布²⁸³Cn的不同衰变属性后，重离子研究所团队在2004年9月重复进行实验。他们无法检测到任何自发裂变事件，并计算出检测一个事件的截面限制，约为1.6 pb。

2005年5月，重离子研究所进行了物理实验，探测到单个²⁸³Cn原子进行了短半衰期的自发裂变，这意味著存在未知的自发裂变分支。然而，杜布纳一开始已观察到数次直接的自发裂变事件，但他们假定没有探测到母核的α衰变。这些结果表明实际并不存在这个母核的α衰变事件。

2006年，保罗谢尔研究所和Flerov核研究实验室联合进行实验，以研究鿔的化学性质。实验证实了²⁸³Cn的新衰变数据。他们在²⁸⁷Fl的衰变产物中观测到两个²⁸³Cn原子。实验表明，鿔具有12族典型的属性，是化学性质不稳定的金属。

重离子研究所的小组在2007年1月成功地重现了他们的物理实验，并检测到三个²⁸³Cn原子，终于确认了²⁸³Cn的确是经α衰变和自发裂变的。

长度为5分钟的自发裂变活动至今尚待证实。它可能源自一种同核异构体：^283bCn。其产量收到了具体生产方式的影响。

$\,_{92}^{233}\mathrm {U} +\,_{20}^{48}\mathrm {Ca} \,\to \,_{112}^{281-x}\mathrm {Cn} +\;_{0}^{x}\mathrm {n} \;$

Flerov核研究实验室小组于2004年研究了这个反应。他们无法检测到任何鿔原子，计算的截面限制为0.6 pb。该小组认为，这表明中子质量数会影响复核的蒸发残渣的产量。

衰变产物

蒸发残留	观测到的鿔同位素
285Fl	281Cn
294Og, 290Lv, 286Fl	282Cn
291Lv, 287Fl	283Cn
292Lv, 288Fl	284Cn
293Lv, 289Fl	285Cn

科学家也曾在𫓧的衰变产物中观察到鿔。𫓧目前有五种已知的同位素，全都会经α衰变成为鿔原子，质量数介乎281至285。其中质量数281、284和285的鿔同位素迄今只出现在𫓧的衰变产物中。𫓧本身也是𫟷或鿫的衰变产物。至今已知的其他元素都不会衰变成鿔。

例如，2006年5月，杜布纳小组（联合核研究所）确定²⁸²Cn是鿫的α衰变链的最终产物。该产物经过自发裂变成为较轻的核素。

$\,_{118}^{294}\mathrm {Og} \,\to \,_{116}^{290}\mathrm {Lv} +\;_{2}^{4}\mathrm {He} \;$

$\,_{116}^{290}\mathrm {Lv} \,\to \,_{114}^{286}\mathrm {Fl} +\;_{2}^{4}\mathrm {He} \;$

$\,_{114}^{286}\mathrm {Fl} \,\to \,_{112}^{282}\mathrm {Cn} +\;_{2}^{4}\mathrm {He} \;$

于1999年科学家声称合成了²⁹³Og，报告指出²⁸¹Cn以10.68MeV能量进行α衰变，半衰期为0.9毫秒。报告在2001年遭撤回。²⁸¹Cn终于在2010年被合成，其衰变特性不符合此前的数据。

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参考文献

• Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
• Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
  • Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （页面存档备份，存于互联网档案馆），Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
  • National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （页面存档备份，存于互联网档案馆） (retrieved Sept. 2005).
  • David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.