Νησί της σταθερότητας
Τα χημικά στοιχεία πέραν του μολύβδου είναι ραδιενεργά και δεν έχουν σταθερά ισότοπα. Αυτό σημαίνει ότι θα διασπαστούν σε άλλα στοιχεία. Εκτός από το πλουτώνιο, η ημιζωή τους είναι της τάξης των λεπτών έως δευτερολέπτων. Υπάρχει μια θεωρία στη φυσική που λέει ότι μετά από έναν αριθμό στοιχείων με σύντομο χρόνο ημιζωής, θα υπάρξουν άλλα με μεγαλύτερο χρόνο ημιζωής. Αυτά είναι γενικά γνωστά ως νησιά σταθερότητας. Τα στοιχεία αυτά αναμένεται να έχουν ισότοπα με ημιζωές της τάξης των μερικών λεπτών. Η υπόθεση είναι ότι ο ατομικόςπυρήνας δομείται σε "κελύφη" με τρόπο παρόμοιο με τη δομή των πολύ μεγαλύτερων κελυφών ηλεκτρονίων στα άτομα. Και στις δύο περιπτώσεις, τα κελύφη είναι απλώς ομάδες κβαντικών ενεργειακών επιπέδων που βρίσκονται σχετικά κοντά το ένα στο άλλο. Τα ενεργειακά επίπεδα από κβαντικές καταστάσεις σε δύο διαφορετικά κελύφη θα χωρίζονται από ένα σχετικά μεγάλο ενεργειακό χάσμα. Έτσι, όταν ο αριθμός των νετρονίων και των πρωτονίων γεμίσει πλήρως τις ενεργειακές στάθμες ενός συγκεκριμένου κελύφους στον πυρήνα, η ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο θα φτάσει σε ένα τοπικό μέγιστο και έτσι η συγκεκριμένη διαμόρφωση θα έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τα κοντινά ισότοπα που δεν διαθέτουν γεμάτα κελύφη.
Ένα γεμάτο κέλυφος θα είχε "μαγικούς αριθμούς" νετρονίων και πρωτονίων. Ένας πιθανός μαγικός αριθμός νετρονίων για σφαιρικούς πυρήνες είναι 184, και μερικοί πιθανοί αντίστοιχοι αριθμοί πρωτονίων είναι 114, 120 και 126 - πράγμα που σημαίνει ότι τα πιο σταθερά σφαιρικά ισότοπα θα ήταν το φλερόβιο-298, το αβινίλιο-304 και το αβινίλιο-310. Ιδιαίτερη σημασία έχει το Ubh-310, το οποίο θα ήταν "διπλά μαγικό" (τόσο ο αριθμός πρωτονίων του 126 όσο και ο αριθμός νετρονίων του 184 θεωρούνται μαγικά) και επομένως το πιο πιθανό να έχει πολύ μεγάλο χρόνο ημιζωής. (Ο επόμενος ελαφρύτερος διπλά μαγικός σφαιρικός πυρήνας είναι ο μόλυβδος-208, ο βαρύτερος σταθερός πυρήνας και το σταθερότερο βαρύ μέταλλο).
Πρόσφατες έρευνες δείχνουν ότι οι μεγάλοι πυρήνες παραμορφώνονται, προκαλώντας μετατόπιση των μαγικών αριθμών. Το Hassium-270 πιστεύεται τώρα ότι είναι ένας διπλά μαγικά παραμορφωμένος πυρήνας, με παραμορφωμένους μαγικούς αριθμούς 108 και 162. Ωστόσο, έχει χρόνο ημιζωής μόνο 3,6 δευτερόλεπτα.
Έχουν παραχθεί ισότοπα με αρκετά πρωτόνια για να φυτευτούν σε ένα νησί σταθερότητας, αλλά με πολύ λίγα νετρόνια για να τοποθετηθούν ακόμη και στις εξωτερικές "ακτές" του νησιού. Είναι πιθανόν τα στοιχεία αυτά να έχουν ασυνήθιστες χημικές ιδιότητες και, αν διαθέτουν ισότοπα με επαρκή διάρκεια ζωής, να είναι διαθέσιμα για διάφορες πρακτικές εφαρμογές (όπως στόχοι επιταχυντών σωματιδίων και ως πηγές νετρονίων).
Περιοδικός πίνακας με στοιχεία χρωματισμένα ανάλογα με τον χρόνο ημιζωής του πιο σταθερού ισοτόπου τους. Σταθερά στοιχεία. Ραδιενεργά στοιχεία με χρόνο ημιζωής άνω των τεσσάρων εκατομμυρίων ετών. Χρόνος ημιζωής μεταξύ 800 και 34.000 ετών. Χρόνος ημιζωής μεταξύ 1 ημέρας και 103 ετών. Χρόνος ημιζωής που κυμαίνεται μεταξύ ενός λεπτού και 1 ημέρας. Χρόνος ημιζωής μικρότερος από ένα λεπτό.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Ποια στοιχεία είναι πέρα από τον μόλυβδο;
A: Τα στοιχεία πέραν του μολύβδου είναι ραδιενεργά και δεν έχουν σταθερά ισότοπα.
Ερ: Ποια είναι η θεωρία της φυσικής που εξηγεί γιατί ορισμένα στοιχεία έχουν μεγαλύτερο χρόνο ημιζωής;
A: Η θεωρία στη φυσική αναφέρει ότι μετά από έναν αριθμό στοιχείων με σύντομο χρόνο ημιζωής, θα υπάρξουν άλλα με μεγαλύτερο χρόνο ημιζωής, γνωστά ως νησίδες σταθερότητας. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν ο αριθμός των νετρονίων και των πρωτονίων γεμίσει πλήρως τα ενεργειακά επίπεδα ενός συγκεκριμένου κελύφους στον πυρήνα, η ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο θα φτάσει σε ένα τοπικό μέγιστο και έτσι η συγκεκριμένη διαμόρφωση θα έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τα κοντινά ισότοπα.
Ερ: Ποιοι είναι οι μαγικοί αριθμοί για τους σφαιρικούς πυρήνες;
Α: Οι μαγικοί αριθμοί για τους σφαιρικούς πυρήνες είναι οι αριθμοί νετρονίων 184 και οι αριθμοί πρωτονίων 114, 120 και 126. Αυτοί θα σήμαιναν ότι τα πιο σταθερά σφαιρικά ισότοπα θα ήταν το φλερόβιο-298, το αβινίλιο-304 και το αβινίλιο-310.
Ερώτηση: Πιστεύεται ότι το Χασίλιο-270 είναι διπλά μαγικό;
Α: Ναι, το Χασίλιο-270 πιστεύεται ότι είναι ένας διπλά μαγικός παραμορφωμένος πυρήνας, με παραμορφωμένους μαγικούς αριθμούς 108 και 162.
Ε: Πόσο μεγάλη είναι η ημιζωή του;
Α: Ο χρόνος ημιζωής του είναι 3,6 δευτερόλεπτα.
Ερ: Υπάρχουν πρακτικές εφαρμογές για αυτά τα στοιχεία;
Α: Ναι, εάν διαθέτουν ισότοπα με επαρκή χρόνο ζωής θα μπορούσαν ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν για διάφορες πρακτικές εφαρμογές, όπως ως στόχοι επιταχυντών σωματιδίων ή ως πηγές νετρονίων.
