Wyspa stabilności

Trójwymiarowa wizualizacja trwałości izotopów w zależności od liczby neutronów i protonów w jądrze. Wyspa stabilności (Island of Stability) znajduje się tu w okolicach przecięcia współrzędnych N=180 i Z=110.

Wyspa stabilności - częściowo potwierdzona hipoteza głosząca, że istnieje grupa izotopów superciężkich pierwiastków chemicznych, których jądra atomowe wykazują znacznie wyższą trwałość, niż inne z tego obszaru liczb atomowych. Czas połowicznego rozpadu takich izotopów może być rzędu minut, godzin, a być może nawet milionów lat.

Twórcą tej hipotezy jest laureat nagrody Nobla z chemii Glenn Theodore Seaborg.

Stabilność jąder

Żaden znany pierwiastek chemiczny cięższy od ołowiu nie posiada stabilnych izotopów. Co prawda bizmut, tor i uran mają izotopy, których czas połowicznego rozpadu jest rzędu miliardów lat – dlatego też spotykamy je na Ziemi – jednak żaden z nich nie jest stabilny. Olbrzymia większość masywnych jąder atomowych otrzymywanych w sztuczny sposób jest skrajnie niestabilna, co uniemożliwia syntezę wielu potencjalnie istniejących pierwiastków z "dołu" układu okresowego.

Przyczyną tego jest spadająca (od izotopu żelaza Fe-56) ze wzrostem liczby nukleonów energia wiązania jądra. Jednak model powłokowy budowy jądra atomowego sugeruje, że dla pewnych określonych liczb protonów i neutronów jądro jest dużo silniej związane. Mówi się w takim przypadku o zamkniętej powłoce nukleonowej. Liczby takie nazywane są "liczbami magicznymi", a największą trwałość wykazują jądra o "magicznej" liczbie zarówno protonów, jak i neutronów. Najcięższym takim znanym jądrem jest jądro ołowiu-208.

Takie jądra posiadają teoretycznie także pierwiastki transuranowe. Obliczenia sugerują, że następna "magiczna" liczba protonów to 114, 120 lub 126, a neutronów to 184. Najwyższą stabilność powinny zatem wykazywać jądra Fl-298, Ubn-304 lub Ubh-310. Żadne z nich nie zostało dotąd wytworzone.

Aktualny stan badań

Dotychczasowe badania wskazują, że "brzeg" wyspy stabilności został już osiągnięty. Po latach syntetyzowania izotopów, które rozpadały się najczęściej w czasie rzędu milisekund, wytworzono izotop Cn-285 o czasie życia 29 sekund (wstępne wyniki wskazywały nawet na 15 minut). Wszystkie syntetyzowane obecnie izotopy najcięższych pierwiastków są zbyt ubogie w neutrony i dlatego leżą daleko od centrum wyspy stabilności.