Bugün öğrendim ki: "Kararlılık adası"nın, nükleer fizikte belirli süperağır elementlerin beklenenden çok daha uzun yarı ömürlere sahip olabileceği teorik bir bölge olduğu anlamına gelir.

---

Göreceli olarak daha kararlı süper ağır elementlerin öngörülen izotop kümesi

Jimmy Carter'ın konuşması için bkz. Kararlılık Adası (konuşma).

Nükleer fizikte kararlılık adası, bu elementlerin bilinen izotoplarından önemli ölçüde daha uzun yarı ömrlere sahip olabilecek süper ağır elementlerin öngörülen bir izotop kümesidir. Nüklitler çizelgesinde, bilinen kararlı ve uzun ömürlü ilksel radyonüklidlerden ayrılmış bir "ada" olarak görünmesi öngörülmektedir. Teorik varlığı, süper ağır kütle bölgesinde öngörülen "sihirli sayılarda" proton ve nötronların stabilize edici etkilerine atfedilmektedir.[3][4]

Kararlılık adasının kesin konumu hakkında çeşitli tahminler yapılmıştır, ancak genellikle öngörülen N = 184 kapalı nötron kabuğunun yakınında, kopernikyum ve flerovyum izotoplarının civarında merkezlendiği düşünülmektedir.[2] Bu modeller, kapalı kabuğun fisyona ve alfa bozunmasına karşı ek bir kararlılık sağlayacağını güçlü bir şekilde öne sürmektedir. Bu etkilerin atom numarası Z = 114 (flerovyum) ve N = 184 civarında en büyük olması beklenirken, artan kararlılık bölgesinin birkaç komşu elementi kapsaması beklenmektedir ve çift sihirli (hem proton hem de nötron için sihirli sayılara sahip) daha ağır çekirdeklerin etrafında ek kararlılık adaları da olabilir. Adadaki nüklitlerin kararlılığına ilişkin tahminler genellikle dakikalar veya günler civarında bir yarı ömürdür; bazı iyimserler milyonlarca yıl mertebesinde yarı ömürler önermektedir.[5]

Sihirli sayıları tahmin eden nükleer kabuk modeli 1940'lardan beri var olmasına rağmen, uzun ömürlü süper ağır nüklitlerin varlığı kesin olarak gösterilememiştir. Süper ağır elementlerin geri kalanı gibi, kararlılık adasındaki nüklitler doğada hiç bulunmamıştır; bu nedenle, incelenmeleri için bir nükleer reaksiyonda yapay olarak oluşturulmaları gerekir. Bilim insanları, adanın merkezine yakın çekirdekleri doldurmak için yeni reaksiyon türlerinin gerekmesi muhtemel olduğundan, böyle bir reaksiyonu gerçekleştirmek için bir yol bulamamışlardır. Bununla birlikte, Z = 118 (oganesson) kadar süper ağır elementlerin 177 nötrona kadar başarılı bir şekilde sentezlenmesi, 110 ila 114 elementleri civarında kararlılık adasının varlığı ile tutarlı olarak devam edebilecek hafif bir stabilize edici etki göstermektedir.[2][6]

Giriş

[düzenle]

Nüklit kararlılığı

[düzenle]

Ayrıca bakınız: Kararlılık Vadisi

Bir nüklidin (atom çekirdeği) bileşimi, kütle numarası A'yı oluşturan proton sayısı Z ve nötron sayısı N ile tanımlanır. Atom numarası olarak da adlandırılan proton sayısı Z, bir elementin periyodik tablodaki konumunu belirler. Yaklaşık 3300 bilinen nüklit[7], genellikle Z ve N'nin eksenler olduğu bir çizelgede temsil edilir ve her kararsız nüklid için radyoaktif bozunma için yarı ömür belirtilir (şekle bakınız).[8] 2019 itibarıyla, 251 nüklitin kararlı olduğu gözlemlenmiştir (hiçbir zaman bozunmadığı görülmemiştir);[9] genellikle, proton sayısı arttıkça, kararlı çekirdekler daha yüksek bir nötron-proton oranına (proton başına daha fazla nötron) sahiptir. Periyodik tablodaki kararlı bir izotopa sahip son element kurşundur (Z = 82),[a][b] kararlılık (yani en uzun ömürlü izotopların yarı ömürleri) genel olarak daha ağır elementlerde azalır,[c][12] özellikle kuryumun (Z = 96) ötesinde.[13] Çekirdeklerin yarı ömürleri, sonuçta ortaya çıkan çekirdeklerin kararlı olmak için çok az veya çok fazla nötrona sahip olduğu bir nötron-proton oranı dengesizliği olduğunda da azalır.[14]

Bir çekirdeğin kararlılığı, bağlanma enerjisi ile belirlenir, daha yüksek bağlanma enerjisi daha büyük kararlılık sağlar. Nükleon başına bağlanma enerjisi, A = 60 civarında geniş bir plato oluşturana kadar atom numarası ile artar, ardından düşer.[15] Eğer bir çekirdek, daha büyük bağlanma enerjisinden kaynaklanan kütle kusurunun bir sonucu olarak daha düşük toplam enerjiye sahip iki parçaya bölünebilirse, kararsızdır. Çekirdek, bölünmeye karşı çıkan bir potansiyel bariyer olduğu için sonlu bir süre bir arada kalabilir, ancak bu bariyer kuantum tünelleme ile aşılabilir. Bariyer ne kadar düşükse ve parçacıkların kütleleri ne kadar küçükse, birim zamanda bölünme olasılığı o kadar artar.[16]

Çekirdekteki protonlar, pozitif yüklü protonlar arasındaki Coulomb itmesini dengeleyen güçlü kuvvet tarafından bir arada tutulur. Daha ağır çekirdeklerde, itmeyi azaltmak ve ek kararlılık sağlamak için daha büyük miktarda yüksüz nötrona ihtiyaç vardır. Yine de, fizikçiler doğada bulunmayan elementleri sentezlemeye başladıkça, çekirdekler ağırlaştıkça kararlılığın azaldığını gördüler.[17] Böylece, periyodik tablonun sona erebileceğini varsaydılar. Plütonyumun (element 94) kaşifleri, sonuncusu olduğunu düşünerek ona "ultimiyum" adını vermeyi düşündüler.[18] Milyonlarca saniye içinde bozunan daha ağır elementlerin keşfinden sonra, kendiliğinden fisyona karşı kararsızlığın daha ağır elementlerin varlığını sınırlayacağı anlaşıldı. 1939'da potansiyel element sentezi için üst sınır yaklaşık 104. element civarında tahmin edildi[19] ve 1960'ların başında ilk transaktinit elementlerinin keşfinden sonra, bu üst sınır tahmini 108. elemente uzatıldı.[17]

Sihirli Sayılar

[düzenle]

Daha 1914'te, uranyumun (o zamanki en ağır bilinen element) atom numaralarının çok ötesindeki süper ağır elementlerin olası varlığı önerilmişti; Alman fizikçi Richard Swinne, Z = 108 civarındaki süper ağır elementlerin kozmik ışınlarda radyasyon kaynağı olduğunu öne sürdü. Kesin gözlemler yapmamasına rağmen, 1931'de Z = 100 veya Z = 108 civarındaki transuranyum elementlerin nispeten uzun ömürlü olabileceğini ve doğada var olabileceğini varsaydı.[22] 1955'te Amerikalı fizikçi John Archibald Wheeler da bu elementlerin varlığını önerdi;[23] 1958'de Frederick Werner ile birlikte yayımlanan bir makalede "süper ağır element" terimini ilk kullanan kişi olarak kabul edilir.[24] Bu fikir, nükleer kabuk modelindeki iyileştirmelerden bir on yıl sonrasına kadar geniş ilgi görmedi. Bu modelde, atom çekirdeği, atomlardaki elektron kabuklarına benzer şekilde "kabuklarda" inşa edilir. Nötronlar ve protonlar birbirinden bağımsız olarak enerji seviyelerine sahiptirler, bunlar normalde birbirine yakındır, ancak belirli bir kabuk dolduktan sonra bir sonrakini doldurmak önemli ölçüde daha fazla enerji gerektirir. Böylece, nükleon başına bağlanma enerjisi yerel bir maksimuma ulaşır ve dolu kabuklu çekirdekler kabuksuz olanlardan daha kararlıdır.[25] Bu nükleer kabuk modeli teorisi 1930'lardan kaynaklanmaktadır, ancak doğru formülasyonu 1949'a kadar Alman fizikçiler Maria Goeppert Mayer ve Johannes Hans Daniel Jensen ve diğerleri tarafından bağımsız olarak geliştirilmemiştir.[26]

Kabukların dolduğu nükleon sayılarına sihirli sayılar denir. Nötronlar için 2, 8, 20, 28, 50, 82 ve 126 sihirli sayıları gözlemlenmiştir ve bir sonraki sayının 184 olması öngörülmektedir.[6][27] Protonlar bu altı sihirli sayının ilkini paylaşır[28] ve 126, 1940'lardan beri sihirli bir proton sayısı olarak tahmin edilmektedir.[29] Her ikisinde de sihirli sayıya sahip nüklitler (örneğin 16O (Z = 8, N = 8), 132Sn (Z = 50, N = 82) ve 208Pb (Z = 82, N = 126)) "çift sihirli" olarak adlandırılır ve daha büyük bağlanma enerjileri nedeniyle yakınlardaki nüklitlerden daha kararlıdır.[30][31]

1960'ların sonlarında, Amerikalı fizikçi William Myers ve Polonyalı fizikçi Władysław Świątecki ve bağımsız olarak Alman fizikçi Heiner Meldner (1939–2019[32][33]) tarafından daha gelişmiş kabuk modelleri formüle edildi. Bu modellerle, Coulomb itmesini hesaba katarak, Meldner bir sonraki proton sihirli sayısının 126 yerine 114 olabileceğini tahmin etti.[34] Myers ve Świątecki'nin "kararlılık adası" terimini icat etmiş olabileceği ve süper ağır elementlerin birçok kaşifi olan Amerikalı kimyager Glenn Seaborg'un terimi hızla benimsediği ve tanıttığı düşünülmektedir.[29][35] Myers ve Świątecki ayrıca bazı süper ağır çekirdeklerin daha yüksek fisyon bariyerleri sonucu daha uzun ömürlü olacağını öne sürdüler. Sovyet fizikçisi Vilen Strutinsky tarafından nükleer kabuk modelinde yapılan daha fazla iyileştirme, sıvı damla modelinin karakteristik pürüzsüz eğilimlerini ve kabuk etkileri gibi yerel dalgalanmaları hesaba katan bir nükleer kütle modeli olan makroskopik-mikroskopik yöntemin ortaya çıkmasına yol açtı. Bu yaklaşım, İsveçli fizikçi Sven Nilsson ve diğerlerinin, adadaki çekirdeklerin kararlılığının ilk ayrıntılı hesaplamalarını yapmasına olanak tanıdı.[34] Bu modelin ortaya çıkmasıyla Strutinsky, Nilsson ve diğer gruplar, 1957'den beri çift sihirli olması öngörülen 310Ubh (Z = 126, N = 184) yerine, çift sihirli nüklit 298114Fl (Z = 114, N = 184)'nın varlığını savundular.[34] Daha sonra, proton sihirli sayısı tahminleri 114 ila 126 arasında değişmektedir ve hala bir fikir birliği yoktur.[6][21][36][37]

Keşifler

[düzenle]

Süper ağır elementlerin (Z ≥ 104) en kararlı izotopları Element Atom Numarası En Kararlı İzotopu Yarı Ömür[d] Yayınlar[38][39] NUBASE 2020[40] Rutherfordyum 104 267Rf 48 dk[41] 2.5 sa Dubniyum 105 268Db 16 sa[42] 1.2 gün Seaborgiyum 106 269Sg 14 dk[43] 5 dk Bohriyum 107 270Bh[e] 2.4 dk[45] 3.8 dk Hasiyum 108 269Hs 9.7 s[46] 16 s Meitneriyum 109 278Mt[f][g] 4.5 s 6 s Darmstadtuyum 110 281Ds[f] 12.7 s 14 s Roentgenyumu 111 282Rg[f][h] 1.7 dk 2.2 dk Kopernikyum 112 285Cn[f] 28 s 30 s Nihonyum 113 286Nh[f] 9.5 s 12 s Flerovyum 114 289Fl[f][i] 1.9 s 2.1 s Moskovyum 115 290Mc[f] 650 ms 840 ms Livermorium 116 293Lv[f] 57 ms 70 ms Tennessin 117 294Ts[f] 51 ms 70 ms Oganesson 118 294Og[f] 690 μs 700 μs

Kararlılık adası olasılığına olan ilgi 1960'lar boyunca arttı, çünkü bazı hesaplamalar bu adanın milyarlarca yıl yarı ömürlü nüklitler içerebileceğini öne sürüyordu.[48][5] Ayrıca, yüksek atom kütlelerine rağmen kendiliğinden fisyona karşı özellikle kararlı olmaları öngörülüyordu.[34][49] Eğer bu tür elementler var olsaydı ve yeterince uzun ömürlü olsaydı, nükleer ve kimyasal özellikleri sonucunda birçok yeni uygulama olabileceği düşünülüyordu. Bunlar, parçacık hızlandırıcılarında nötron kaynakları olarak, nükleer silahlarda öngörülen düşük kritik kütleleri ve fisyon başına yayılan yüksek nötron sayısı nedeniyle[50] ve uzay görevlerine güç sağlamak için nükleer yakıt olarak kullanımları içeriyordu.[36] Bu spekülasyonlar, birçok araştırmacıyı 1960'lar ve 1970'lerde hem doğada hem de parçacık hızlandırıcılarında nükleosentez yoluyla süper ağır elementlerin aranmasına yöneltti.[23]

1970'ler boyunca, uzun ömürlü süper ağır çekirdekler için birçok arama yapıldı. Atom numarası 110 ile 127 arasında değişen elementleri sentezlemeyi amaçlayan deneyler dünya çapında laboratuvarlarda yürütüldü.[51][52] Bu elementler, ağır bir hedefin bir nükliitten oluşan bir siklotronda başka bir nükliitin hızlandırılmış iyonları ile ışınlandığı ve bu çekirdekler birleşip oluşan uyarılmış sistem birkaç parçacık (genellikle proton, nötron veya alfa parçacıkları) buharlaştırarak enerji saldıktan sonra yeni nüklitlerin üretildiği füzyon-buharlaşma reaksiyonlarında arandı. Bu reaksiyonlar, sırasıyla daha düşük ve daha yüksek uyarılma enerjilerine sahip sistemler oluşturan "soğuk" ve "sıcak" füzyona ayrılır; bu durum reaksiyon verimini etkiler.[53] Örneğin, 248Cm ve 40Ar arasındaki reaksiyonun 114. element izotoplarını üretmesi bekleniyordu ve 232Th ile 84Kr arasındaki reaksiyonun 126. element izotoplarını üretmesi bekleniyordu.[54] Bu girişimlerin hiçbiri başarılı olamadı,[51][52] bu da bu tür deneylerin, reaksiyon kesitleri düşükse (düşük verimlerle sonuçlanırsa) yetersiz duyarlı olabileceğini veya bu tür füzyon-buharlaşma reaksiyonlarıyla ulaşılabilecek herhangi bir çekirdeğin tespit için çok kısa ömürlü olabileceğini göstermektedir.[j] Daha sonraki başarılı deneyler, yarı ömürlerin ve kesitlerin atom numarası arttıkça azaldığını göstermektedir, bu da her deneyde en ağır elementlerin yalnızca birkaç kısa ömürlü atomunun sentezlenmesine yol açmıştır;[55] 2022 itibarıyla, kararlılık adasına yakın bir süper ağır nüklit için bildirilen en yüksek kesit, 243Am ve 48Ca arasındaki reaksiyonda 288Mc içindir.[42]

Doğadaki benzer aramalar da başarısız oldu, bu da eğer süper ağır elementler doğada var olsaydı, bolluklarının cevher molü başına 10−14 molden az olduğunu düşündürmektedir.[56] Uzun ömürlü süper ağır çekirdekleri gözlemlemeye yönelik bu başarısız girişimlere rağmen,[34] hafif iyon bombardımanı ve soğuk füzyon[k] reaksiyonları yoluyla birkaç yılda bir laboratuvarlarda yeni süper ağır elementler sentezlendi; transaktinit olan ilk element rutherfordyum 1969'da keşfedildi ve kararlılık adasının tahmin edildiği Z = 114'e sekiz proton daha yakın olan kopernikyum 1996'da ulaşıldı. Bu çekirdeklerin yarı ömürleri çok kısa olmasına rağmen (saniyeler mertebesinde),[40] rutherfordyumdan daha ağır elementlerin varlığı bile, böyle bir etkiyi hesaba katmayan bir modelin hızlı kendiliğinden fisyon nedeniyle bu elementlerin varlığını yasaklaması nedeniyle, kapalı kabukların neden olduğu düşünülen stabilize edici etkilerin bir göstergesidir.[19]

Beklenen sihirli 114 protona sahip flerovyum, ilk olarak 1998'de Rusya'nın Dubna kentindeki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü'nde Yuri Oganessian liderliğindeki bir grup fizikçi tarafından sentezlendi. Element 114'ün tek bir atomu tespit edildi, 30.4 saniye ömürlüydü ve bozunma ürünleri dakikalar mertebesinde ölçülebilir yarı ömürlere sahipti.[57] Üretilen çekirdekler fisyon yerine alfa bozunmasına uğradığı ve yarı ömürler daha önce tahmin edilen[l] veya süper ağır elementlerde gözlemlenenlerden birkaç kat daha uzun olduğu için, bu olay kararlılık adasının bir bozunma zinciri "ders kitabı örneği" olarak görüldü ve kararlılık adasının bu bölgedeki varlığı için güçlü bir kanıt sağladı.[59] Orijinal 1998 zinciri tekrar gözlemlenmemiş olsa ve ataması belirsizliğini korusa da,[44] sonraki yirmi yılda yapılan başarılı deneyler, element 118'e kadar olan tüm elementlerin keşfedilmesine yol açtı, bunların yarı ömürleri başlangıçta tahmin edilen değerleri aştı; bu bozunma özellikleri kararlılık adasının varlığını daha da desteklemektedir.[6][47][60] Bununla birlikte, flerovyum izotoplarının bozunma zincirleri üzerine yapılan 2021 tarihli bir çalışma, Z = 114'ten bilinen çekirdekler bölgesinde (N = 174) güçlü bir stabilize edici etki olmadığını[61] ve ek kararlılığın öncelikle nötron kabuğu kapanmasının bir sonucu olacağını öne sürmektedir.[37] Bilinen çekirdekler hala maksimum kararlılığın beklendiği N = 184'ten birkaç nötron eksik olsa da (en nötronca zengin onaylanmış çekirdekler, 293Lv ve 294Ts, yalnızca N = 177'ye ulaşır) ve adanın kesin konumu bilinmese de,[62][6] N = 184'e yaklaştıkça kararlılık artışı eğilimi gösterilmiştir. Örneğin, sekiz nötronu 277Cn'den fazla olan 285Cn izotopu, neredeyse beş büyüklük mertebesi daha uzun bir yarı ömre sahiptir. Bu eğilimin, kabuk kapanması civarındaki bilinmeyen daha ağır izotoplarda devam etmesi beklenmektedir.[63]

Deforme Çekirdekler

[düzenle]

N = 184 civarındaki kararlılık adasındaki çekirdeklerin küresel olması öngörülmesine rağmen, 1990'ların başından itibaren yapılan çalışmalar - Polonyalı fizikçiler Zygmunt Patyk ve Adam Sobiczewski'nin 1991'de başlamasıyla[65] - bazı süper ağır elementlerin mükemmel küresel çekirdeklere sahip olmadığını göstermektedir.[66][67] Çekirdeğin şeklinin değişmesi, nötronların ve protonların kabuktaki konumunu değiştirir. Araştırmalar, küresel sihirli sayılardan daha uzaktaki büyük çekirdeklerin deforme olduğunu[67] ve sihirli sayıların kaymasına veya yeni sihirli sayıların ortaya çıkmasına neden olduğunu göstermektedir. Mevcut teorik incelemeler, Z = 106–108 ve N ≈ 160–164 bölgesinde, deforme çekirdekler için kabuk etkileri sonucunda çekirdeklerin fisyona karşı daha dirençli olabileceğini öne sürmektedir; bu nedenle, bu tür süper ağır çekirdekler yalnızca alfa bozunmasına uğrayacaktır.[68][69][70] Hasiyum-270 artık deforme sihirli sayılar Z = 108 ve N = 162 ile çift sihirli deforme bir çekirdek olarak kabul edilmektedir.[71] 9 saniye yarı ömre sahiptir.[40] Bu, N = 184 kararlılık adası ile aktinitler arasındaki deforme çekirdeklerin kararlılığının ara bölgesini hesaba katan modellerle tutarlıdır ve deforme sihirli sayılar Z = 108 ve N = 162'de bir kararlılık "yarımadası" ortaya çıkar.[72][73] N = 162 civarındaki komşu hasiyum ve seaborgiyum izotoplarının bozunma özelliklerinin belirlenmesi, deforme çekirdeklerdeki göreceli kararlılığın bu bölgesi için daha güçlü kanıtlar sağlamaktadır.[49] Bu aynı zamanda küresel çekirdekler için kararlılık adasının kararlı çekirdekler bölgesinden tamamen izole olmadığını, bunun yerine her iki bölgenin de göreceli olarak kararlı deforme çekirdeklerden oluşan bir anakarayla birbirine bağlı olduğunu güçlü bir şekilde düşündürmektedir.[72][74]

Öngörülen Bozunma Özellikleri

[düzenle]

Kararlılık adasındaki çekirdeklerin yarı ömürleri bilinmemektedir çünkü "ada üzerinde" olacak nüklitlerden hiçbiri gözlemlenmemiştir. Birçok fizikçi, bu çekirdeklerin yarı ömürlerinin nispeten kısa, dakikalar veya günler mertebesinde olduğuna inanmaktadır.[62] Bazı teorik hesaplamalar, yarı ömürlerinin 100 yıl[2][55] veya belki de 109 yıl kadar uzun olabileceğini göstermektedir.[5]

N = 184'teki kabuk kapanmasının, alfa bozunması ve kendiliğinden fisyon için daha uzun kısmi yarı ömürlerle sonuçlanması öngörülmektedir.[2] Kabuk kapanmasının, 298Fl civarındaki çekirdekler için daha yüksek fisyon bariyerleri oluşturacağı ve fisyon yarı ömürlerini kabuk kapanmasından etkilenmeyen çekirdeklerin yarı ömürlerinden 30 büyüklük mertebesinde artırarak fisyonu güçlü bir şekilde engellemesi beklenmektedir.[34][75] Örneğin, nötronca fakir izotop 284Fl (N = 170 ile) 2.5 milisaniye yarı ömürle fisyona uğrar ve N = 184 kabuk kapanması civarında artan kararlılığa sahip en nötronca fakir nüklitlerden biri olduğu düşünülmektedir.[43] Bu noktanın ötesinde, bazı keşfedilmemiş izotopların daha kısa yarı ömürlerle fisyona uğraması öngörülmektedir, bu da adadan uzaktaki (yani N < 170 ve Z > 120 ve N > 184 için) süper ağır çekirdeklerin varlığını[m] ve olası gözlemini[j] sınırlamaktadır.[14][19] Bu çekirdekler, mikrosaniyeler veya daha kısa sürede alfa bozunması veya kendiliğinden fisyon yaşayabilir, bazı fisyon yarı ömürleri fisyon bariyerlerinin yokluğunda 10−20 saniye mertebesinde tahmin edilmektedir.[68][69][70][75] Buna karşılık, (maksimum kabuk etkileri bölgesinde yer alması öngörülen) 298Fl, çok daha uzun bir kendiliğinden fisyon yarı ömrüne sahip olabilir, muhtemelen 1019 yıl mertebesinde.[34]

Adanın merkezinde, tam oran modele bağlı olsa da, alfa bozunması ve kendiliğinden fisyon arasında bir rekabet olabilir.[2] 100 ≤ Z ≤ 130'a sahip 1700 çekirdeğin alfa bozunması yarı ömürleri, deneysel ve teorik alfa bozunması Q değerleri ile kuantum tünelleme modelinde hesaplanmıştır ve en ağır izotopların bazılarının gözlemlenen yarı ömürleriyle uyumludur.[68][69][70][79][80][81]

En uzun ömürlü nüklitlerin beta-kararlılık çizgisinde de yer alması öngörülmektedir, çünkü beta bozunmasının adanın merkezine yakın diğer bozunma modlarıyla rekabet etmesi öngörülmektedir, özellikle 111–115 element izotopları için. Bu nüklitler için öngörülen diğer bozunma modlarının aksine, beta bozunması kütle numarasını değiştirmez. Bunun yerine, bir nötron bir protone veya tam tersi bir şekilde dönüşür ve daha düşük kütle fazlalığına sahip izobar olan kararlılık merkezine daha yakın bitişik bir izobar üretir. Örneğin, 291Fl ve 291Nh gibi nüklitlerde önemli beta bozunması dalları mevcut olabilir; bu nüklitler bilinen nüklitlerden yalnızca birkaç nötron fazladır ve kararlılık adasının merkezine doğru "dar bir yol" yoluyla bozunabilirler.[1][2] Beta bozunmasının olası rolü oldukça belirsizdir, çünkü bu elementlerin bazı izotoplarının (örneğin 290Fl ve 293Mc) alfa bozunması için daha kısa kısmi yarı ömürlere sahip olduğu tahmin edilmektedir. Beta bozunması rekabeti azaltacak ve alfa bozunmasının baskın bozunma kanalı olarak kalmasına neden olacaktır, süperdeforme izomerlerin bu nüklitlerinin alfa bozunmasına karşı ek kararlılığı yoksa.[82]

Tüm bozunma modları dikkate alındığında, çeşitli modeller adanın merkezinde (yani en uzun ömürlü nüklitte) bir kayma olduğunu göstermektedir, 298Fl'den daha düşük bir atom numarasına doğru ve bu nüklitlerde alfa bozunması ile kendiliğinden fisyon arasında rekabet;[83] bunlara 291Cn ve 293Cn için 100 yıllık yarı ömürler,[55][78] 296Cn için 1000 yıllık yarı ömür,[55] 294Ds için 300 yıllık yarı ömür[75] ve 293Ds için 3500 yıllık yarı ömür dahildir[69][70], 294Ds ve 296Cn tam N = 184 kabuk kapanmasında yer almaktadır. Ayrıca, 112 ≤ Z ≤ 118 elementleri için artan kararlılık bölgesinin nükleer deformasyonun bir sonucu olabileceği ve küresel süper ağır çekirdekler için kararlılık adasının merkezinin Z = 122, N = 184 civarındaki 306Ubb etrafında yer aldığı öne sürülmüştür.[20] Bu model, kararlılık adasını en uzun toplam yarı ömürlerden ziyade fisyona karşı en büyük dirence sahip bölge olarak tanımlar;[20] 306Ubb nüklitinin alfa bozunmasına göre hala kısa bir yarı ömre sahip olması öngörülmektedir.[2][70] Küresel çekirdekler için kararlılık adası, N = 184 ve 114 ≤ Z ≤ 120 civarında (yani net bir "tepe noktası" olmadan artan kararlılıkta geniş bir bölge) bir "mercan resifi" olabilir, proton ve nötron kabuk kapanmalarının birleşik etkileri nedeniyle daha yüksek atom numaralarında yarı ömürler hızla azalır.[84]

Ayrıca, A > 300 bölgesinde, serbest akan yukarı ve aşağı kuarklardan oluşan, proton ve nötronlara bağlı kuarklar yerine kararlı kuark maddesinin varsayımsal bir aşamasını içeren, "kararlılık kıtası" olabileceği öne sürülmüştür. Böyle bir madde formu, baryon başına bağlanma enerjisinin nükleer maddeden daha büyük olduğu varsayımsal bir baryoniik madde temel durumu olarak teorize edilmiştir ve nükleer maddenin bu kütle eşiğinin ötesine kuark maddesine bozunmasını destekler. Eğer bu madde formu varsa, normal süper ağır çekirdekleri üreten aynı füzyon reaksiyonlarında sentezlenebilir ve daha güçlü bağlanmanın bir sonucu olarak fisyona karşı stabilize edilir, bu bağlanma Coulomb itmesini aşmaya yeterlidir.[110]

Ayrıca Bakınız

[düzenle]

Nükleer teknoloji portalı

Fizik portalı

Kararlılık Adası

Nüklit Tablosu

Nadir İzotop Tesisleri

Notlar

[düzenle]

Referanslar

[düzenle]

Bibliyografya

[düzenle]