Изотопы оганесона

Обнаруженные цепочки альфа-распадов, начавшихся с образования ²⁹⁴Og и завершившихся спонтанным делением дочернего ядра

Изото́пы оганесо́на — разновидности атомов (и ядер) химического элемента оганесона, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. В природе ни один из его изотопов не обнаружен. Один из изотопов, ²⁹⁴Og, получен в ходе эксперимента, который проводился тремя циклами в феврале-июне 2002, феврале-марте 2005 и мае-июне 2005 года группой физиков под руководством Юрия Оганесяна в ОИЯИ (Дубна, Россия) совместно с физиками из Ливерморской национальной лаборатории. Ядра кальция-48 (в общей сложности 4,1·10¹⁹ ионов), разогнанные на ускорителе тяжёлых ионов до энергии около 30 МэВ, попадали на тонкую мишень из калифорния-249. Оганесон-294 образовывался в следующей реакции (её сечение очень мало: 0,5+1,6
−0,3 пикобарн):

[math]\ce{ ^{249}_{98}{Cf} + ^{48}_{20}{Ca} \to ^{294}_{118}{Og} + 3 ^1_0{n}. }[/math]

Были обнаружены три ядра ²⁹⁴Og путём детектирования цепочки альфа-распадов, завершившейся спонтанным делением. Кроме того, было обнаружено одно событие спонтанного деления с кинетической энергией фрагментов 223 МэВ через 3,16 мс после образования ядра. Это событие может быть прямым распадом ядра оганесона-294. Однако ввиду малой статистической значимости оно позволяет лишь установить верхнее ограничение на относительную вероятность данной моды распада ²⁹⁴Og (не более 50%)^[1]^[2].

Для двух других изотопов (²⁹³Og и ²⁹⁵Og) выполнены лишь теоретические расчёты свойств, хотя в 1999 году появилось сообщение^[3] о синтезе ²⁹³Og по реакции холодного слияния свинца-208 и криптона-86:

[math]\ce{ ^{86}_{36}{Kr} + ^{208}_{82}{Pb} \to ^{293}_{118}{Og} + ^1_0{n} }[/math];

эта работа оказалась основанной на результатах, сфальсифицированных одним из авторов, и была отозвана^[4].

Ядерные изомерные состояния у изотопов оганесона на 2017 год не обнаружены^[5].

Моды распада

Все три исследованных экспериментально и теоретически изотопа оганесона нестабильны по отношению к альфа-распаду; альфа-активность подтверждена экспериментально для ²⁹⁴Og (с периодом полураспада 700 микросекунд). Все они являются нейтронодефицитными ядрами и, следовательно, также должны испытывать электронный захват и β⁺-распад (последний кинематически разрешён при доступной энергии распада Q_β выше 1,022 МэВ, что выполняется, согласно расчётам, как минимум для ²⁹³Og и ²⁹⁴Og; таким образом, обе указанные моды бета-распада, е-захват и позитронный распад, для этих нуклидов должны конкурировать). Наконец, как и у всех сверхтяжёлых ядер, среди мод распада должно присутствовать спонтанное деление^[6]; возможно, оно было зарегистрировано для ²⁹⁴Og^[2].

Хотя время жизни изотопов оганесона с массовым числом 293, 294 и 295 мало́, более тяжёлые изотопы могут быть более стабильны. Для нуклида с числом нейтронов N=198 (оганесон-316) предсказано время жизни по отношению к альфа-распаду, достигающее 10¹⁹ секунд (3·10¹¹ лет), что позволило бы ему сохраниться в природе с момента нуклеосинтеза при условии отсутствия у него других мод радиоактивного распада с существенно более коротким временем жизни^[7].

Таблица изотопов оганесона

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа^[6] (а. е. м.)	Период полураспада^[5] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[5]
²⁹⁴Og	118	176	294,21392(71)#	700(300) мкс	α	²⁹⁰Lv	0+
²⁹⁴Og	118	176	294,21392(71)#	700(300) мкс	СД	(разные)	0+

Пояснения к таблице

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или его чётности заключены в скобки.

Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

↑ Oganessian, Yu. T. Synthesis and decay properties of superheavy elements (англ.) // Pure Appl. Chem. : journal. — 2006. — Vol. 78, no. 5. — P. 889—904. — doi:10.1351/pac200678050889.
↑ ^2,0 ^2,1 Oganessian Yu. Ts. et al. Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the ²⁴⁹Cf and ²⁴⁵Cm+⁴⁸Ca fusion reactions (англ.) // Physical Review C. — 2006. — Vol. 74. — P. 044602. — doi:10.1103/PhysRevC.74.044602. — Bibcode: 2006PhRvC..74d4602O. Архивировано 13 сентября 2019 года.
↑ Ninov V. et al. Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of ⁸⁶Kr with ²⁰⁸Pb (англ.) // Physical Review Letters. — 1999. — Vol. 83. — P. 1104—1107.
↑ Public Affairs Department. Results of element 118 experiment retracted (англ.) (недоступная ссылка). Berkeley Lab (21 июля 2001). Дата обращения: 21 июня 2017. Архивировано 26 августа 2011 года.
↑ ^5,0 ^5,1 ^5,2 Данные приведены по Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.
↑ ^6,0 ^6,1 Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030002-1—030002-344. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.
↑ Duarte S B, Tavares O A P, Gonçalves M, Rodríguez O, Guzmán F, Barbosa T N, García F, Dimarco A. Half-life predictions for decay modes of superheavy nuclei // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. — 2004. — 21 сентября (т. 30, № 10). — С. 1487—1494. — ISSN 0954-3899. — doi:10.1088/0954-3899/30/10/014. [исправить]

[1] Oganessian, Yu. T. Synthesis and decay properties of superheavy elements (англ.) // Pure Appl. Chem. : journal. — 2006. — Vol. 78, no. 5. — P. 889—904. — doi:10.1351/pac200678050889.

[syn118-2] 2,0 ^2,1 Oganessian Yu. Ts. et al. Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the ²⁴⁹Cf and ²⁴⁵Cm+⁴⁸Ca fusion reactions (англ.) // Physical Review C. — 2006. — Vol. 74. — P. 044602. — doi:10.1103/PhysRevC.74.044602. — Bibcode: 2006PhRvC..74d4602O. Архивировано 13 сентября 2019 года.

[3] Ninov V. et al. Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of ⁸⁶Kr with ²⁰⁸Pb (англ.) // Physical Review Letters. — 1999. — Vol. 83. — P. 1104—1107.

[false1999-4] Public Affairs Department. Results of element 118 experiment retracted (англ.) (недоступная ссылка). Berkeley Lab (21 июля 2001). Дата обращения: 21 июня 2017. Архивировано 26 августа 2011 года.

[Nubase2020-5] 5,0 ^5,1 ^5,2 Данные приведены по Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.

[AME2016-6] 6,0 ^6,1 Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030002-1—030002-344. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.

[7] Duarte S B, Tavares O A P, Gonçalves M, Rodríguez O, Guzmán F, Barbosa T N, García F, Dimarco A. Half-life predictions for decay modes of superheavy nuclei // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. — 2004. — 21 сентября (т. 30, № 10). — С. 1487—1494. — ISSN 0954-3899. — doi:10.1088/0954-3899/30/10/014. [исправить]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]