テネシー

歴史

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2004年、ロシアのモスクワ州ドゥブナにある合同原子核研究所（JINR）のチームは、117番元素を合成（創製）する実験を計画した。原子の陽子の数が117個であることから、117番元素と呼ばれる。そのためには、ベルケリウム（97番元素）とカルシウム（20番元素）を融合させる必要があった。しかし、世界で唯一ベルケリウムを生産しているオークリッジ国立研究所のアメリカチームは、しばらくベルケリウムの生産を中止していた。そこで、彼らはまず、カリホルニウム（98番元素）とカルシウムを使って118番元素を合成した。

ロシアの研究チームがベルケリウムを使いたかったのは、実験に使われたカルシウムの同位体であるカルシウム48が、陽子20個、中性子28個であるからだ。これは、陽子より中性子の方がはるかに多い、最も軽い安定核（原子の中間部分）である。亜鉛68はこの種の原子核の中で2番目に軽い原子核ですが、カルシウム48より重くなります。テネシンは陽子が117個あるので、カルシウム原子と結合するためにはもう一つ陽子数97個の原子が必要で、ベルケリウムは陽子数97個である。

実験では、ベルケリウムを標的にして、カルシウムをビーム状にして発射する。このカルシウムビームは、ロシアで天然カルシウムに含まれる微量のカルシウム48を化学的手段で除去して作られたものです。実験後に作られる原子核は、より重く、安定性の島に近いものになります。これは、非常に重い原子でもかなり安定しているものがあるという考え方です。

テネシー州の発見

2008年、アメリカのチームは再びベルケリウムを作り始め、そのことをロシアのチームに伝えました。このプログラムでは、22ミリグラムのベルケリウムが作られ、これで実験に十分であることがわかった。その後すぐに、90日かけてベルケリウムを冷却し、さらに90日かけて化学的手段で純度を高めた。使用したベルケリウムの同位体であるベルケリウム249の半減期は330日しかないため、ベルケリウムの標的を早くロシアに持っていかなければならなかった。つまり、330日後には、全体の半分がベルケリウムでなくなってしまうのだ。実は、ターゲットを作ってから半年後に実験を始めなければ、実験に必要なベルケリウムが足りず、実験が中止になっていたかもしれないのです。2009年夏、ターゲットは5つの鉛製コンテナに詰め込まれ、ニューヨークからモスクワまで民間機で送られた。

両チームとも、ベルケリウムのターゲットをロシアに送る前に、アメリカ・ロシア間の官僚的な障害に立ち向かい、時間通りに到着するようにしなければならなかった。しかし、まだ問題は残っていた。ロシアの税関が、書類の不備や不足を理由に2度も入国を許可しなかったのだ。5回大西洋を越えても、数日で到着した。モスクワに着いたターゲットは、ウリヤノフスク州のディミトロブグラードへ送られた。ここで、ターゲットはチタンの薄いフィルム（レイヤー）の上に置かれた。このフィルムはドゥブナへ送られ、JINRの粒子加速器の中に入れられた。この粒子加速器は、超重元素を生成するための世界で最も強力な粒子加速器である。

実験は2009年6月に開始された。2010年1月、フレロフ核反応研究所の科学者たちは、2つの崩壊連鎖によって原子番号117の新元素の崩壊を発見したことを研究所内で発表した。奇数・奇数の同位体は、6回のアルファ崩壊を経て自然（突発）核分裂を起こす。奇数偶数番目の同位体は、核分裂の前に3回のアルファ崩壊を起こす。2010年4月9日、Physical Review Letters誌に正式な報告書が発表された。それによると、崩壊連鎖で言及された同位体は、²⁹⁴ Tsと²⁹³ Tsであることがわかった。その同位体は以下のように作られた。

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹⁴ Ts + 3 n (1イベント)

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹³ Ts + 4 n (5イベント)

テネシンの合成に使用されたベルケリウムターゲット（溶液状態