安定の島
鉛を超える化学元素は放射性元素であり、安定同位体を持たない。つまり、他の元素に崩壊してしまうのです。プルトニウムを除いて、半減期は数分から数秒のオーダーです。物理学には、半減期の短い元素がいくつも出てくると、半減期の長い元素が出てくるという理論があります。これらは一般に「安定性の島」と呼ばれています。これらの元素は、半減期が数分程度の同位体を持つと考えられています。仮説として、原子核は原子の中のはるかに大きな電子の殻の構造に似た「殻」の中で構成されていると考えられています。どちらの場合も、殻は互いに相対的に近い量子エネルギー準位のグループにすぎません。2つの異なる殻の量子状態からのエネルギー準位は、比較的大きなエネルギーギャップによって分離されます。そのため、中性子と陽子の数が原子核内の所定の殻のエネルギー準位を完全に満たすと、核子あたりの結合エネルギーが局所的に最大になり、その特定の配置は、満たされた殻を持たない近くの同位体よりも長い寿命を持つことになります。
充填された殻は、中性子と陽子の「魔法の数」を持っているでしょう。球状原子核のために考えられる中性子のマジックナンバーは184であり、いくつかの可能性のある一致する陽子ナンバーは114、120、126です。特に注目すべきはUbh-310で、これは「二重魔法」（陽子数126と中性子数184の両方が魔法であると考えられています）であり、したがって非常に長い半減期を持つ可能性が最も高いと考えられています。(次の軽い二重魔法の球状原子核は鉛-208で、最も重い安定な原子核であり、最も安定な重金属である)。
最近の研究では、大きな原子核が変形して、マジックナンバーがずれる原因になっていることがわかっています。ハスシウム２７０は、マジックナンバー１０８と１６２を変形させた２重マジック変形核であると考えられるようになりました。しかし、半減期はわずか3.6秒。
同位体は安定な島に植えるのに十分な陽子を持っていますが、中性子が少なすぎて島の外側の「岸辺」に植えることすらできません。これらの元素は珍しい化学的性質を持っている可能性があり、適切な寿命を持つ同位体があれば、様々な実用的な用途（例えば、粒子加速器のターゲットや中性子源として）に利用できる可能性があります。
最も安定な同位体の半減期に応じて色分けされた元素の周期表。 安定な元素。 半減期が400万年以上の放射性元素。 半減期が800年から34,000年。 1日から103年の半減期。 半減期が1分から1日の間の半減期。 半減期が1分未満。
質問と回答
Q:鉛を超える元素は何ですか?
A:鉛を超える元素は放射性物質であり、安定同位体を持ちません。
Q:ある元素の半減期が長い理由を説明する物理学の理論は何ですか?
A:物理学の理論では、半減期の短い元素がいくつもあった後に、半減期の長い元素があるというもので、「安定の島」と呼ばれます。これは、原子核のある殻のエネルギー準位を中性子と陽子の数が完全に満たすと、核子あたりの結合エネルギーが局所的に最大となるため、その特定の配置は近くの同位体よりも長い寿命を持つことになるからです。
Q:球状原子核のマジックナンバーとは何ですか?
A:球状核のマジックナンバーは、中性子数184、陽子数114、120、126です。これらのことから、最も安定な球形同位体は、フレロビウム298、アンビニリウム304、アンビヘキシウム310であることがわかります。
Q: ハッシウム270は二重魔法であると信じられているのですか?
A: はい、ハッシウム270は二重魔法変形原子核と信じられており、変形魔法番号108と162を持ちます。
Q: 半減期はどのくらいですか?
A:半減期は3.6秒です。
Q:これらの元素は実用化されているのですか?
A:はい、十分な寿命を持つ同位体があれば、粒子加速器のターゲットや中性子源など、様々な実用化の可能性があります。
