더브늄 동위 원소

3. 핵 합성

더브늄 동위 원소 합성은 "차가운" 핵융합과 "뜨거운" 핵융합, 그리고 더 무거운 원소의 붕괴를 통해 이루어진다.

• 차가운 핵융합: 낮은 들뜸 에너지(약 10–20 MeV)에서 복합 핵을 생성하여 핵분열 생존 확률을 높이는 방식이다. 생성된 핵은 1~2개의 중성자를 방출하며 바닥 상태로 붕괴한다.
• 뜨거운 핵융합: 높은 들뜸 에너지(약 40–50 MeV)에서 복합 핵을 생성하여 핵분열 및 준핵분열 생존 확률을 낮추는 방식이다. 생성된 핵은 3~5개의 중성자를 방출하며 바닥 상태로 붕괴한다.

3. 1. 차가운 핵융합

;²⁰⁹Bi(⁵⁰Ti,xn)^259−xDb (x=1,2,3)

차가운 핵융합 반응을 사용하여 더브늄을 합성하려는 첫 번째 시도는 1976년 러시아 두브나의 FLNR 팀이 이 반응을 사용하여 수행하였다. 그들은 5s의 자발 핵분열(SF) 활동을 감지했으며, 이를 처음에 ²⁵⁷Db로 보았으나 나중에 ²⁵⁸Db로 수정하였다.

1981년, GSI 팀은 부모-자식 핵 붕괴의 상관 관계를 확인하는 기술을 사용하여 이 반응을 연구하였다. 그들은 1n 중성자 증발 채널에서 생성된 ²⁵⁸Db를 확실하게 식별하였다.^[22]

1983년, 두브나 팀은 화학적 분리를 사용하여 후손을 식별하는 방법으로 반응을 다시 조사했다. 그들은 ²⁵⁸Db에서 시작하는 붕괴 사슬의 알려진 후손으로부터 알파 붕괴를 측정하여, 더브늄 핵이 형성되었다는 증거를 확인했다.

GSI 팀은 1985년에 이 반응을 다시 조사하여 ²⁵⁷Db의 10개 원자를 감지하였다.^[23]

1993년에 시설을 대폭 개선한 후, 2000년에 이 팀은 1n, 2n 및 3n 여기 함수의 측정에서 ²⁵⁷Db의 120개 붕괴, ²⁵⁶Db의 16개 붕괴 및 ²⁵⁸Db의 붕괴를 측정했다. ²⁵⁷Db에 대해 수집된 데이터는 이 동위원소에 대한 첫 번째 분광학적 연구를 가능하게 했으며, 이성질체인 ^257mDb를 식별하고 ²⁵⁷Db에 대한 붕괴 에너지 준위 구조를 처음으로 결정했다.^[24] 이 반응은 2003-2004년에 멘델레븀 및 아인슈타이늄 동위원소에 대한 분광학적 연구에 사용되었다.^[25]

;²⁰⁹Bi(⁴⁹Ti,xn)^258−xDb (x=2?)

이 반응은 1983년 유리 오가네시안과 두브나 팀이 연구하였다. 그들은 ²⁵⁶Db로 잠정 할당된 2.6s SF 활동을 관찰했다. 이후 결과는 ²⁵⁶Db의 ~30% EC 분기에서 발생한 ²⁵⁶Rf로의 재할당 가능성을 제시한다.

;²⁰⁹Bi(⁴⁸Ti,xn)^257−xDb (x=1?,2)

이 반응은 1983년 유리 오가네시안과 두브나 팀이 연구하였다. 그들은 ~80% 알파 분기와 ~20% SF 분기를 갖는 1.6s 활동을 관찰했으며, 이 활동은 잠정적으로 ²⁵⁵Db로 할당되었다. 이후 결과는 ²⁵⁶Db로의 재할당을 시사한다. 2005년, 유바스퀼라 대학교 팀은 이 반응을 연구하여 40pb의 단면적으로 ²⁵⁵Db의 3개 원자를 관찰했다.^[26]

;²⁰⁸Pb(⁵¹V,xn)^259−xDb (x=1,2)

두브나 팀은 1976년에 이 반응을 연구했으며, 5s SF 활동을 감지했는데, 처음에는 ²⁵⁷Db로, 나중에는 ²⁵⁸Db로 잠정 할당되었다.

2006년, LBNL 팀은 홀수-Z 투사체 프로그램의 일환으로 이 반응을 다시 조사하여, 1n 및 2n 중성자 증발 채널의 측정에서 ²⁵⁸Db 및 ²⁵⁷Db를 감지했다.^[27]

;²⁰⁷Pb(⁵¹V,xn)^258−xDb

두브나 팀은 1976년에 이 반응을 연구했지만, 5s SF 활동을 감지할 수 없었다. 대신, 그들은 ²⁵⁵Db로 잠정 할당된 1.5s SF 활동을 측정했다.

;²⁰⁵Tl(⁵⁴Cr,xn)^259−xDb (x=1?)

두브나 팀은 1976년에 이 반응을 연구했으며, 5s SF 활동을 감지했는데, 처음에는 ²⁵⁷Db로, 나중에는 ²⁵⁸Db로 잠정 할당되었다.

3. 2. 뜨거운 핵융합

3. 3. 더 무거운 핵종의 붕괴

4. 동위 원소 발견 연대표

5. 붕괴 준위 도식

이성질체 상태의 존재를 입증한 ²⁵⁷Db의 생성과 붕괴에 대한 연구가 있었다. 처음에는 ²⁵⁷Db가 9.16, 9.07, 8.97 MeV의 에너지를 갖는 알파 입자 방출로 붕괴하는 것으로 여겨졌다. 이러한 붕괴와 ²⁵³Lr의 붕괴 사이의 상관 관계를 측정한 결과, 9.16 MeV 붕괴가 별개의 이성질체에 속하는 것으로 나타났다. 이론과 함께 데이터를 분석한 결과, 이 활동은 준안정 상태인 ^257mDb에 해당한다. 바닥 상태는 9.07 및 8.97 MeV의 에너지를 갖는 알파 입자 방출로 붕괴한다. 최근 실험에서는 ^257m,gDb의 자발적 핵분열은 확인되지 않았다.

참조

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_[39] 문서 약자
_[40] 문서 아직 확인되지 않은 [[동위 원소]]
_[41] 문서 "[[베타 붕괴#양의 베타 붕괴(β+)|베타 붕괴(β⁺)]]를 통해 붕괴하는 가장 무거운 [[원자핵|핵종]]"
_[42] 문서 직접 합성되지 않고 ²⁸²[[니호늄|Nh]]의 [[붕괴 계열]] 상에 존재한다.
_[43] 문서 직접 합성되지 않고 ²⁸⁷[[모스코븀|Mc]]의 [[붕괴 계열]] 상에 존재한다.
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_[45] 문서 "[[전자 포획]]을 통해 붕괴하는 가장 무거운 [[원자핵|핵종]]"
_[46] 문서 직접 합성되지 않고 ²⁹⁴[[테네신|Ts]]의 [[붕괴 계열]] 상에 존재한다.
_[47] 저널 Synthesis of a New Element with Atomic Number Z=117