Trójwymiarowa wizualizacja trwałości izotopów w zależności od liczby
neutronów
i
protonów
w jądrze. Wyspa stabilności (
Island of Stability) znajduje się tu w okolicach przecięcia współrzędnych N=180 i Z=110.
Wyspa stabilności - częściowo potwierdzona hipoteza głosząca, że istnieje grupa
izotopów
superciężkich
pierwiastków chemicznych
, których
jądra atomowe
wykazują znacznie wyższą trwałość, niż inne z tego obszaru
liczb atomowych
.
Czas połowicznego rozpadu
takich izotopów może być rzędu minut, godzin, a być może nawet milionów lat[1].
Twórcą tej hipotezy jest laureat
nagrody Nobla
z chemii
Glenn Theodore Seaborg
.
Stabilność jąder
Żaden znany pierwiastek chemiczny cięższy od
ołowiu
nie posiada stabilnych izotopów. Co prawda
bizmut
,
tor
i
uran
mają izotopy, których
czas połowicznego rozpadu
jest rzędu miliardów lat - dlatego też spotykamy je na Ziemi - jednak żaden z nich nie jest stabilny. Olbrzymia większość masywnych jąder atomowych otrzymywanych w sztuczny sposób jest skrajnie niestabilna, co uniemożliwia syntezę wielu potencjalnie istniejących pierwiastków z "dołu" układu okresowego.
Przyczyną tego jest spadająca (od izotopu
żelaza
Fe-56) ze wzrostem liczby nukleonów
energia wiązania
jądra. Jednak
model powłokowy
budowy jądra atomowego sugeruje, że dla pewnych określonych liczb
protonów
i
neutronów
jądro jest dużo silniej związane. Mówi się w takim przypadku o zamkniętej powłoce nukleonowej. Liczby takie nazywane są "liczbami magicznymi", a największą trwałość wykazują jądra o "magicznej" liczbie zarówno protonów, jak i neutronów. Najcięższym takim znanym jądrem jest jądro
ołowiu
-208.
Takie jądra posiadają teoretycznie także
pierwiastki transuranowe
. Obliczenia sugerują, że następna "magiczna" liczba protonów to 114, 120 lub 126, a neutronów to 184. Najwyższą stabilność powinny zatem wykazywać jądra
Uuq
-298,
Ubn
-304 lub
Ubh
-310. Żadne z nich nie zostało dotąd wytworzone.
Aktualny stan badań
Dotychczasowe badania wskazują, że "brzeg" wyspy stabilności został już osiągnięty. Po latach odkryć izotopów, które rozpadały się najczęściej w czasie rzędu milisekund, wytworzono izotop
Cn
-285 o czasie życia 29 sekund (wstępne wyniki wskazywały nawet na 15 minut). Wszystkie odkrywane obecnie izotopy najcięższych pierwiastków są zbyt ubogie w neutrony i dlatego leżą daleko od centrum wyspy stabilności.
Przypisy