ویکی‌پدیا

جزیره پایداری: تفاوت میان نسخه‌ها

نمایش تاریخچه به صورت تعاملی
[نسخهٔ بررسی‌نشده][نسخهٔ بررسی‌نشده]
→ تفاوت قدیمی‌ترتفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
چپ چین کردن
پانویس کوتاه شده باید پارامتر «ک» برای نام کتاب (یا عنوان مقاله یا مطلب) داشته باشد. پارامترهای قبلش هم باید با پارامتر ref در یادکرد اصلی مطابقت کند.
خط ۵۵:
[[پرونده:Yuri_Oganessian.jpg|چپ|انگشتی| [[یوری اوگانسیان|یوری اوگانِسیان]] و همکارانش برای نخستین بار موفق به ساخت عنصر ۱۱۴ شدند. وی در ساختن چندین عنصر فوق سنگین دیگر مشارکت داشته‌است. عنصر ۱۱۸ جدول تناوبی به افتخار او [[اوگانسون]] نامیده شد.|200px]]
 
به پشتوانهٔ این نظریهٔ جدید، تلاش برای ساخت عنصرهای سنگین‌تر با انگیزه بیشتری ادامه یافت و این عنصرها یکی پس از دیگری در [[شتاب‌دهنده ذرات|شتاب‌دهنده‌های ذرات]] ساخته شدند. بالاخره در حدود سی سال بعد، در ۱۹۹۹، عنصر ۱۱۴ ([[فلروویوم|فلِروویم]]) در [[مؤسسهٔ مشترک پژوهش‌های هسته‌ای دوبنا]] در روسیه، توسط فیزیک‌دان هسته‌ای [[یوری اوگانسیان]] و همکارانش ساخته شد. [[ایزوتوپ]]ی که ساخته شد ۱۷۵ نوترون داشت که ۹ نوترون کمتر از عدد جادویی ۱۸۴ بود. با این حال نیمه‌عمری در حدود ۲ ثانیه داشت. به گفتهٔ اوگانسیان، بدون در نظر گرفتن نظریهٔ جزیرهٔ پایداری، نیمه‌عمر این ایزوتوپ باید تنها در حدود <sup>۱۹-</sup>۱۰ ثانیه می‌بود.<ref dir=ltr>{{پک|Chemistry World|Kit Chapman|ک=What it takes to make a new element|Chemistry World}}</ref> این مشاهده عملاً نشان می‌داد افزایش تعداد نوترون‌ها منجر به افزایش چشمگیر نیمه‌عمر این عنصر می‌شود و ممکن است با رساندن شمار نوترون‌های آن به ۱۸۴ به پایداری بالایی دست یافت. دانشمند هسته‌ای [[آلبرت گیورسو]] که خود در ساخت دوازده عنصر فوق سنگین نقش داشت، این دستاورد را «هیجان‌انگیزترین اتفاق در زندگی‌اش» خواند.<ref>{{پک|فیلیپ بال|۱۳۹۵|ک=عناصر افسانه تاریخ علم|ص=۱۵۳}}</ref> اوگانسیان نیز اظهار کرد که «با این کشف ما نشان داده‌ایم که جزیرهٔ پایداری وجود دارد. هم‌اکنون ما به ساحل غربی جزیرهٔ پایداری رسیده‌ایم».<ref>{{یادکرد ژورنال | نام خانوادگی = دان| نام = راب| عنوان = شکارچیان عناصر| ژورنال = گیتانما (نشنال جئوگرافیک فارسی)| صفحه = ۱۱۵}}</ref> با این حال برای بررسی دقیق این نظریه باید تعداد نوترون‌های این عنصر را به ۱۸۴ رساند. چیزی که هنوز کسی راهی برای انجام آن پیدا نکرده. علاوه بر آن دانشمندان هم‌اکنون بر سر مکان واقعی جزیرهٔ پایداری اختلاف دارند و بعضی عقیده دارند [[عدد اتمی|عددهای اتمی]] جادویی بعدی ۱۲۰ یا ۱۲۶ هستند؛ بنابراین هنوز این مسئله به‌طور قطعی حل نشده و پژوهش برای یافتن جزیرهٔ پایداری همچنان ادامه دارد.
 
== حدود احتمالی جزیرهٔ پایداری ==
حدود جزیرهٔ پایداری هنوز به‌طور قطعی مشخص نشده. چرا که برای محاسبهٔ تعداد پروتون‌ها و نوترون‌های جادویی روش‌های مختلفی وجود دارد که جواب‌های مختلفی به دست می‌دهند. گروهی از نظریه‌پردازان عدد جادویی پروتون‌ها را ۱۰۸، ۱۱۰ یا ۱۱۴ می‌دانند و گروهی دیگر ۱۱۴، ۱۲۰ یا ۱۲۶. اما در مورد تعداد نوترون‌ها اجماع بیشتری وجود دارد و هر دو گروه عدد جادویی نوترون‌ها را ۱۸۴ می‌دانند. آزمایش‌های عملی نیز این عدد را تأیید می‌کنند چرا که صرفنظر از تعداد پروتون‌ها، با نزدیک شدن تعداد نوترون‌ها به ۱۸۴، [[ایزوتوپ پایدار|پایداری ایزوتوپ‌های]] یک عنصر افزایش میابد.<ref dir=ltr>{{Cite web|url=https://www.thoughtco.com/island-stability-discovering-new-superheavy-elements-4018746|title=Island of Stability - Discovering New Superheavy Elements|date=March 30, 2016|accessdate=|website=|publisher=|last=Helmenstine|first=Anne Marie}}</ref> برخی پژوهشگران عدد ۱۲۲ را نیز برای پروتون‌ها جادویی می‌دانند.<ref dir=ltr>{{Cite web|url=https://www.asianscientist.com/2016/01/features/asias-scientific-trailblazers-kosuke-morita-element-113/|title=Asia's Scientific Trailblazers: Kosuke Morita|date=March 30, 2016|accessdate=|website=|publisher=Asian Scientist|last=Juliana|first=Anne Marie}}</ref> برآوردهای دیگری مانند ۱۴۲=عدد اتمی و ۲۲۸=عدد جرمی نیز وجود دارد.<ref dir=ltr>{{پک|Chemistry World|Kit Chapman|ک=What it takes to make a new element|Chemistry World}}</ref>
 
== جزیرهٔ پایداری دوم ==
خط ۶۵:
== نیمه عمر احتمالی ==
در مورد [[نیمه‌عمر]] عنصرهای واقع در این جزیره، پیش‌بینی‌های مختلفی از چند دقیقه تا میلیون‌ها سال صورت گرفته‌است.<ref dir=ltr>{{Cite web|url=https://phys.org/news/2009-09-superheavy-element-stone-island-stability.html|title=Superheavy Element 114 Confirmed: A Stepping Stone to the Island of Stability|date=September 24, 2009|accessdate=|website=|publisher=Lawrence Berkeley National Laboratory|last=|first=}}</ref> در اواخر دههٔ ۱۹۶۰ که این نظریهٔ تازه ارائه شده بود، نخستین پیش‌بینی‌ها حاکی از نیمه‌عمری در حدود دویست میلیون سال بودند که از این نظر این عنصرها فوق‌العاده پایدار تصور می‌شدند.<ref dir=ltr>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=ei-_BAAAQBAJ&pg=PA485&lpg=PA485&dq=Historical+Reminiscences:+The+Pioneering+Years+of+Superheavy+Element+Research’’.&source=bl&ots=nFFPHCFT95&sig=HKu-oZTltYtAMas4H8rZ0fbHFQI&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjs2O6G3rnXAhURoqQKHZFlAe4Q6AEIMTAD#v=onepage&q=Historical%20Reminiscences:%20The%20Pioneering%20Years%20of%20Superheavy%20Element%20Research’’.&f=false|title=the chemistry of superheavy elements|last=Schädel|first=|publisher=|year=|isbn=|location=|pages=}}
</ref> در اواخر دههٔ ۱۹۹۰ با در نظر گرفتن تمام روش‌های واپاشی مانند [[شکافت خود به خود]]ی و [[واپاشی آلفا]]، عدد ۲۰۰۰ سال به دست آمد.<ref name=":1">{{پک|ریگدن|۱۳۸۱|ک=دانشنامه فیزیک|ص=۱۰۳۶}}</ref> اما با پیشرفت در ساخت عنصرهای فوق سنگین مشاهده شد که نیمه‌عمر آن‌ها به ثانیه و میلی‌ثانیه می‌رسد؛ بنابراین هم‌اکنون احتمال [[نیمه‌عمر]] چندان بالایی برای عنصرهای واقع در جزیره نمی‌رود. تخمین‌های فعلی در حدود چند دقیقه تا حداکثر بیست روز هستند<ref>{{پک|سیبورگ|۱۱ نوامبر ۲۰۰۵|ک=شیمی هسته‌ای نوین|ص=۵۷۵}}</ref> و یک تخمین خوش‌بینانه نیز حدود هزار سال است.<ref dir=ltr>{{پک|Chemistry World|Kit Chapman|ک=What it takes to make a new element|Chemistry World}}</ref> با این حال هیچ‌کدام از این پیش‌بینی‌ها قطعیت کافی ندارند و تا وقتی این عنصرها در عمل ساخته نشده‌اند، کسی نمی‌تواند جوابی قطعی به این پرسش بدهد.
 
== مشکلات پژوهش‌های بیشتر ==
با بالا رفتن عدد اتمی عنصرهای ساخته شده، تحقیق روی آن‌ها و نیز ساختن عنصرهای سنگین‌تر پیوسته دشوارتر می‌شود و همین مسائل پژوهش دربارهٔ جزیرهٔ پایداری را مشکل‌تر می‌کنند. این مشکلات دو جنبهٔ فنی و نظری دارند.
* از جنبهٔ فنی، ساختن ایزوتوپ‌هایی که به عنوان هدف یا پرتابه در [[شتاب‌دهنده ذرات|شتاب‌دهنده‌ها]] به کار می‌روند گاهی بسیار گران تمام می‌شود. مثلاً برای ساخت [[تنسین|تِنِسین]] (عنصر ۱۱۷) از ایزوتوپ [[ایزوتوپ‌های کلسیم|کلسیم-۴۸]] به عنوان پرتابه استفاده شد. این ایزوتوپِ کلسیم بیشترین تعداد نوترون را دارد و پرتابه‌ای بسیار مناسب به‌شمار می‌رود. اما فراوانی آن بسیار کم است و فقط ۰٪/۱۹ از کلسیم طبیعی را تشکیل می‌دهد و بهای یک گرم آن دویست هزار دلار است. از سوی دیگر به عنوان هدف از [[ایزوتوپ‌های برکلیم|ایزوتوپ برکلیم-۲۴۹]] استفاده شد. نیمه‌عمر این ایزوتوپ تنها ۳۱۰ روز است و ساخت ۲۲ میلی‌گرم از آن دو سال طول کشید.<ref dir=ltr>{{پک|Chemistry World|Kit Chapman|ک=What it takes to make a new element|Chemistry World}}</ref> اما برای ساختن عنصرهای سنگین‌تر نیاز به هدف‌های سنگین‌تری مثل [[اینشتینیم]] یا [[فرمیم]] است که با فناوری‌های فعلی حتی نمی‌توان به مقدار کافی از آن‌ها تولید کرد. برای تولید مقادیر بیشتری از این ایزوتوپ‌ها و نیز ساخت عنصرهای سنگین‌تر از ۱۱۸ نیاز به نسل جدید شتاب‌دهنده‌ها با انرژی‌های بالاتر هست.<ref dir=ltr>{{Cite web|url=https://www.superheavies.de/english/research_program/highlights_element_117.htm#Does%20117%20Occur%20Naturally.com|title=Superheavy Element 117 Confirmed - On the Way to the "Island of Stability"|date=|accessdate=|website=|publisher=|last=|first=}}</ref>
* از جنبهٔ نظری نیز راه دقیق رسیدن به عنصرهای سنگین‌تر مشخص نیست. فیزیک‌دان هسته‌ای ویتولد نظرویچ{{efn|Witold Nazarewicz}} در این بار می‌گوید: «مشکل این است که نمی‌دانیم چگونه باید به این هدف مهم دست یابیم. می‌توان از عنصرهای مختلفی به عنوان پرتابه و هدف برای این کار استفاده کرد و [[فیزیک‌دان|فیزیک‌دانان]] هنوز در حال بحث برای یافتن بهترین واکنش ممکن هستند. واقعیت این است که مدل‌های نظری فعلی از [[هسته اتم|هستهٔ اتم]]، از دقت کافی برای ارائهٔ پیش‌بینی‌های دقیق برخوردار نیستند.»<ref dir=ltr>{{پک|Chemistry World|Kit Chapman|ک=What it takes to make a new element|Chemistry World}}</ref>
 
== برنامه‌های پژوهشی آینده ==
پروژه‌هایی برای تحقیق بیشتر در مورد جزیرهٔ پایداری در دست انجام است.
 
کانون اصلی این تحقیقات تاکنون «آزمایشگاه فلروف» در [[مؤسسهٔ مشترک پژوهش‌های هسته‌ای دوبنا]] در روسیه بوده‌است. آن‌ها علاوه بر ارتقای شتاب‌دهنده‌های کنونی‌شان، مشغول ساخت یک [[شتاب‌دهنده حلقوی|سیکلوترون]] جدید برای انجام تحقیقات پیشرفته‌تر هستند. این سیکلوترون که DC-280 نام دارد، شدت باریکه‌های یون‌ها را تا [[ده برابر]] فعلی افزایش خواهد داد و دقت جداکننده‌های ذرات در آن دو برابر جداکننده‌های کنونی است. این سیکلوترون که بخش اصلی «کارخانهٔ تولید عنصرهای فوق سنگین» در این مؤسسه است، اواخر سال ۲۰۱۷ به بهره‌برداری می‌رسد و پیشرفته‌ترین شتاب‌دهندهٔ جهان در زمینهٔ ساخت عنصرهای فوق سنگین خواهد بود. پژوهشگران این مؤسسه در نخستین قدم اقدام به ساخت عنصرهای ۱۱۹ و ۱۲۰ خواهند کرد و در کنار آن به تحقیق بر روی جزیرهٔ پایداری ادامه خواهند داد.<ref dir=ltr>{{پک|Chemistry World|Kit Chapman|ک=What it takes to make a new element|Chemistry World}}</ref>
 
[[مرکز تحقیقات یون‌های سنگین جی‌اس‌آی هِلم‌هولتز]] در [[دارمشتات]] آلمان نیز یکی از کانون‌های فعال در زمینه ساخت و تحقیق دربارهٔ عنصرهای فوق سنگین در جهان است. آن‌ها تاکنون موفق به ساخت عنصرهای ۱۰۷، ۱۰۸، ۱۰۹، ۱۱۱ و ۱۱۲ شده‌اند. «تأسیسات پژوهش‌های یون و [[پادپروتون]]»{{efn|(Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR}} جدیدترین پروژهٔ این مرکز است که قرار است تا سال ۲۰۲۵ به بهره‌برداری کامل برسد. در این برنامه علاوه بر ارتقای [[شتاب‌دهندهٔ خطی]] این مؤسسه موسوم به UNILAC، یک سیکلوترون (شتاب‌دهندهٔ حلقوی) جدید نیز ساخته خواهد شد.<ref dir=ltr>{{Cite web|url=https://www.gsi.de/en/researchaccelerators/fair/information_on_the_fair_project/facts_and_figures.htm|title=Facts and figures|date=|accessdate=|website=|publisher=GSI|last=|first=}}</ref> یکی از هدف‌های متعدد پژوهشی این آزمایشگاه، تحقیق بر روی هسته‌های فوق سنگین و نسبت‌های پروتون به نوترون در این هسته‌ها است.<ref dir=ltr>{{cite web||title=Structure of Matter|url=https://www.gsi.de/en/researchaccelerators/fair/research_with_fair.htm|accessdate=20 Nov 2017|publisher=GSI| archive-url = http://www.webcitation.org/71DP9tUbV | archive-date = 27 Jan 2018}}</ref>
خط ۸۱:
مؤسسهٔ تحقیقاتی ریکن{{efn|Riken}} ژاپن نیز از دیگر مؤسسه‌های مهم در این زمینه است. آن‌ها در سال ۲۰۱۴ موفق به ساخت عنصر ۱۱۳ ([[نیهونیوم|نیهونیم]]) شدند. پروفسور «کوسوکه موریتا»{{efn|Kosuke Morita}} که مدیریت این تحقیقات را بر عهده داشت، اعلام کرده که پس از ارتقای شتاب‌دهنده‌های این مؤسسه، تلاش برای رسیدن به عنصرهای ۱۱۹ و ۱۲۰ از اواخر سال ۲۰۱۷ شروع خواهد شد. هدف‌های اصلی آنان ساخت این دو عنصر، بررسی ویژگی‌های شیمیایی آنان و نیز کشف جزیرهٔ پایداری است.<ref dir=ltr>{{Cite web|url=https://www.asianscientist.com/2016/01/features/element-113-japan-riken-kosuke-morita/|title=10 Things You Need To Know About Element 113 And Founder Kosuke Morita|date=|accessdate=|website=|publisher=Asian Scientist|last=|first=}}</ref>
 
در [[ایالات متحده آمریکا|ایالات متحدهٔ آمریکا]] نیز برنامه‌هایی برای آینده در دست انجام است. [[دانشگاه میشیگان]] در حال ساخت آزمایشگاه جدیدی به نام آزمایشگاه پرتوهای ایزوتوپ‌های کمیاب{{efn|(Facility for Rare Isotopes Beams (FRIB}} است که قرار است در سال ۲۰۲۲ به بهره‌برداری کامل برسد. این مرکز از یک شتاب‌دهندهٔ خطی بهره می‌برد که قادر است ذرات را به سرعتی معادل نصف [[سرعت نور]] برساند. هدف اصلی آن‌ها ساختن کمیاب‌ترین ایزوتوپ‌هایی است که در حال حاضر ساختشان غیرممکن یا بسیار دشوار است. علاوه بر آن اقدام به ساخت عنصرهای فوق سنگین جدید نیز خواهند کرد.<ref dir=ltr>{{Cite web|url=https://frib.msu.edu/about/|title=About FRIB|date=|accessdate=|website=|publisher=FRIB|last=|first=}}</ref> فیزیک‌دان هسته‌ای ویتولد نظرویچ که از دانشمندان ارشد این پروژه است، اعلام کرده که جستجوی جزیرهٔ پایداری یکی از هدف‌های او پس از راه‌اندازی این مرکز است.<ref dir=ltr>{{پک|Chemistry World|Kit Chapman|ک=What it takes to make a new element|Chemistry World}}</ref>
 
== جستجوی جزیرهٔ پایداری در طبیعت ==
خط ۸۷:
</ref>
این کاوش‌ها در کشورهای دیگر نیز صورت گرفت. هرازگاهی برخی پژوهشگران ادعا می‌کردند ردی از این عنصرها یافته‌اند. برای مثال در دههٔ ۱۹۶۰ شیمیدان ادوارد آندرس{{efn|Edward Anders}} [[شهاب‌سنگ]]ی را که در [[مکزیک]] یافت شده بود بررسی کرد و اعلام کرد عنصر [[زنون]] موجود در این شهاب‌سنگ حاصل فروپاشی عنصری ناشناخته است که عدد اتمی‌اش بین ۱۱۲ تا ۱۱۹ بوده‌است. اما بعد از سال‌ها تحقیق، او در دههٔ ۱۹۸۰ ادعای خود را پس گرفت.<ref dir=ltr>{{Cite web|url=https://www.smithsonianmag.com/science-nature/when-will-we-reach-end-periodic-table-180957851/|title=When Will We Reach the End of the Periodic Table?|date=|accessdate=|website=|publisher=Smithsonian Mag|last=Powell|first=Devin}}</ref>
امروزه تصور می‌رود نیمه‌عمر این عنصرها کوتاه‌تر از آن است که بتوان آن‌ها را در [[منظومه شمسی|منظومهٔ شمسی]] و به ویژه در زمین یافت. اما ممکن است بتوان ردی از آن‌ها به دست آورد. فیزیک‌دان یوری اوگانسیان عقیده دارد بهترین مکان برای یافتن رد این عنصرها در شهاب‌سنگ‌های [[پالازیت]] است. چرا که این نوع شهاب‌سنگ‌ها حاوی کانی [[اولیوین]] هستند. در صورتی‌که یک عنصر فوق سنگین از درون کانی اولیوین عبور کند، ردی در آن به جای می‌گذارد که با [[میکروسکوپ]] قابل شناسایی است. طول این رد به عدد اتمی عنصر بستگی دارد. به گفتهٔ اوگانسیان: «شهاب‌سنگی که صد میلیون سال در فضا سیر می‌کرده، مانند یک [[دوربین عکاسی]] است که از عنصر فوق سنگینی که میلیون‌ها سال پیش از درون آن رد شده، عکس گرفته‌است.»<ref dir=ltr>{{پک|Chemistry World|Kit Chapman|ک=What it takes to make a new element|Chemistry World}}</ref> پژوهش برای یافتن عنصرهای فوق سنگین در طبیعت هنوز ادامه دارد.
 
== واژه‌نامه ==
خط ۱۰۷:
* {{یادکرد کتاب|نام خانوادگی۱=Schädel|نام۱=Matthias |نام خانوادگی۲=Shaughnessy|نام۲=Dawn |فصل=Historical Reminiscences: The Pioneering Years of Superheavy Element Research |عنوان=The Chemistry of Superheavy Elements |سال=2003 |ناشر=Springer |شابک=9783642374661 |نشانی=http://www.springer.com/gp/book/9783642374654 |زبان=en| پیوند بایگانی = http://www.webcitation.org/71DPnt7yU | تاریخ بایگانی = 27 July 2018}}
* {{یادکرد کتاب|نشانی=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/0471768626|عنوان=Modern Nuclear Chemistry|نام خانوادگی=Seaborg|نام=.Glenn T|نام خانوادگی۲=Loveland|نام۲=.Walter D|ناشر=|سال=۱۳۹۲|شابک=9780471115328|مکان=|صفحات=|زبان=en|فصل=}}
* {{Cite web|url=https://www.chemistryworld.com/feature/what-it-takes-to-make-a-new-element/1017677.article|title=What it takes to make a new element|date=|accessdate=|website=Chemistry world|publisher=|last=Chapman|first=Kit|ref={{harvid|Chapman}}}}
{{پایان چپ‌چین}}
 
== پیوند به بیرون ==
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/wiki/جزیره_پایداری»