Остров на стабилност
Химичните елементи извън оловото са радиоактивни и нямат стабилни изотопи. Това означава, че те ще се разпаднат на други елементи. С изключение на плутония, техният период на полуразпад е от порядъка на няколко минути до секунди. Във физиката има теория, която гласи, че след определен брой елементи с кратък период на полуразпад ще се появят други с по-дълъг период на полуразпад. Те са известни като острови на стабилност. Очаква се тези елементи да имат изотопи с период на полуразпад от порядъка на няколко минути. Хипотезата е, че атомнотоядро е изградено от "черупки" по начин, подобен на структурата на много по-големите електронни черупки в атомите. И в двата случая обвивките са просто групи от квантови енергийни нива, които са сравнително близо едно до друго. Енергийните нива от квантови състояния в две различни обвивки ще бъдат разделени от сравнително голяма енергийна разлика. Така че, когато броят на неутроните и протоните напълно запълни енергийните нива на дадена обвивка в ядрото, енергията на свързване на нуклон ще достигне локален максимум и по този начин тази конкретна конфигурация ще има по-дълъг живот от близките изотопи, които нямат запълнени обвивки.
Запълнената обвивка би имала "магически брой" неутрони и протони. Едно от възможните магически числа на неутроните за сферичните ядра е 184, а някои от възможните съответстващи числа на протоните са 114, 120 и 126 - което би означавало, че най-стабилните сферични изотопи биха били флеровий-298, унбинилий-304 и унбихексий-310. Особено внимание заслужава Убх-310, който би бил "двойно магически" (смята се, че и протонното му число от 126, и неутронното му число от 184 са магически) и следователно е най-вероятно да има много дълъг период на полуразпад. (Следващото по-леко двойно магическо сферично ядро е олово-208, най-тежкото стабилно ядро и най-стабилният тежък метал.)
Последните изследвания показват, че големите ядра се деформират, което води до промяна на магическите числа. Сега се смята, че Хасиум-270 е двойно магически деформирано ядро с деформирани магически числа 108 и 162. Въпреки това то има период на полуразпад само 3,6 секунди.
Произведени са изотопи с достатъчно протони, за да бъдат поставени на остров на стабилност, но с твърде малко неутрони, за да бъдат поставени дори на външните "брегове" на острова. Възможно е тези елементи да притежават необичайни химични свойства и, ако имат изотопи с достатъчна продължителност на живота, да са достъпни за различни практически приложения (например като мишени на ускорители на частици, а също и като източници на неутрони).
Периодична таблица с елементи, оцветени в зависимост от периода на полуразпад на най-стабилния им изотоп. Стабилни елементи. Радиоактивни елементи с период на полуразпад над четири милиона години. Периоди на полуразпад между 800 и 34 000 години. Периоди на полуразпад между 1 ден и 103 години. Периоди на полуразпад, вариращи между една минута и 1 ден. Периоди на полуразпад, по-малки от една минута.
Въпроси и отговори
Въпрос: Кои елементи са отвъд оловото?
О: Елементите отвъд оловото са радиоактивни и нямат стабилни изотопи.
В: Коя е теорията във физиката, която обяснява защо някои елементи имат по-дълъг период на полуразпад?
О: Теорията във физиката гласи, че след определен брой елементи с кратък период на полуразпад ще има други с по-дълъг период на полуразпад, известни като острови на стабилност. Това е така, защото когато броят на неутроните и протоните запълни напълно енергийните нива на дадена обвивка в ядрото, енергията на свързване на нуклон ще достигне локален максимум и по този начин тази конкретна конфигурация ще има по-дълъг живот от близките изотопи.
Въпрос: Какви са магическите числа за сферичните ядра?
О: Магическите числа за сферичните ядра са неутрон 184 и протон 114, 120 и 126. Това би означавало, че най-стабилните сферични изотопи са флеровий-298, унбинилий-304 и унбихексий-310.
Въпрос: Смята ли се, че хасиум-270 е двойно магичен?
О: Да, смята се, че Хасиум-270 е двойно магическо деформирано ядро с деформирани магически числа 108 и 162.
В: Колко дълъг е периодът му на полуразпад?
О: Периодът му на полуразпад е 3,6 секунди.
В: Има ли някакви практически приложения за тези елементи?
О: Да, ако имат изотопи с достатъчна продължителност на живота, те потенциално биха могли да се използват за различни практически приложения, например като мишени на ускорители на частици или като източници на неутрони.
