ویکی‌پدیا

جزیره پایداری: تفاوت میان نسخه‌ها

نمایش تاریخچه به صورت تعاملی
[نسخهٔ بررسی‌نشده][نسخهٔ بررسی‌نشده]
→ تفاوت قدیمی‌ترتفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
پک
پک
خط ۴۷:
 
== تاریخچه ==
پس از کشف [[اورانیم]] در سال ۱۷۸۹، آن را آخرین عنصر [[جدول تناوبی]] می‌پنداشتند.<ref dir=ltr>{{پک/بن|mysteryofmatter|ک=The Search for the Island of Stability|زبان=en}}</ref> این تصور تا بیش از یک قرن ادامه داشت. اما با کشف [[نوترون]] در سال ۱۹۳۲، دانشمندان متوجه برهم‌کنش‌های آن با هستهٔ اتم شدند و پی بردند که با استفاده از این برهم‌کنش‌ها می‌توان عنصرهای سنگین‌تری خلق کرد. [[ادوین مک‌میلان]] در سال ۱۹۳۹ برای نخستین بار اورانیم را با نوترون‌های کُند شده بمباران کرد و موفق به ساخت اولین عنصر فرااورانیمی یعنی [[نپتونیم]] با عدد اتمی ۹۳ شد.<ref>{{پک|لاولند|موریسی|سیبورگ|۱۳۹۲|ک=شیمی هسته‌ای نوین|ص=۵۶۲}}</ref> سپس [[گلن سیبورگ]] و همکارانش در [[دانشگاه کالیفرنیا، برکلی|دانشگاه کالیفرنیا در برکلی]] عنصر ۹۴ را تولید کردند. آن‌ها در ابتدا قصد داشتند این عنصر را «اولتیمیُم»{{efn|dir=ltr|ultimium}} یا «اکسترمیُم»{{efn|dir=ltr|extremium}} به معنای «عنصر نهایی» بنامند چرا که تصور می‌کردند با افزایش بیشتر تعداد پروتون‌ها در هسته، [[قانون کولن|نیروهای دافعهٔ کولنی]] آنقدر زیاد می‌شوند که هسته را متلاشی می‌کنند و بنابراین عنصر ۹۴ آخرین عنصر ممکن است. اما کمی بعد معلوم شد که این فرضیه اشتباه است و عنصر مذکور را [[پلوتونیم]] نامیدند.<ref dir=ltr>{{پک/بن|PBS|ک=Interview with Glenn Seaborg|زبان=en}}</ref><ref dir=ltr>{{Cite webپک|Sacks|url=http://www.nytimes.com/2004/02/08/opinion/greetings-from-the-island-of-stability.html|titleک=Greetings Fromfrom the Island of Stability|accessdate=|website=|publisher=The New York Times|last=Sacks|firstزبان=Oliveren}}</ref>
[[پرونده:Seaborg_in_lab.jpeg|راست|انگشتی|گلن سیبورگ برای نخستین بار اصطلاح «جزیرهٔ پایداری» را ابداع کرد. او در ساختن ده عنصر فرااورانیمی مشارکت داشت. عنصر ۱۰۶ جدول تناوبی به افتخار او [[سیبورگیم]] نامیده شد.|200px]]
طی دو دههٔ بعد کار ساخت عنصرهای فرااورانیمی ادامه یافت و سیبورگ و همکارانش تا سال ۱۹۶۲، نُه عنصر دیگر کشف کردند و شمار عنصرهای جدول تناوبی را به ۱۰۳ رساندند.<ref>{{پک|سیبورگ|۱۹۵۸|ک=عناصر جهان|ص=۱۴۵}}</ref> اما آن‌ها مشاهده می‌کردند که نیمه‌عمر این عنصرها با افزایش عدد اتمی کمتر و کمتر می‌شود و برای ادامهٔ کار نیاز به پشتوانهٔ نظری قابل اعتمادی داشتند. در آن هنگام طبق [[مدل قطره مایعی هسته]]، پیش‌بینی می‌شد که پایداری عنصرها پس از اورانیم رو به کاهش می‌رود و آخرین عنصر ممکن، عنصر ۱۱۰ خواهد بود.<ref>{{پک/بن|۲۰۰۵|ک=شیمی هسته ای و رادیوشیمی - مبانی و کاربردها|ص=۴۳۵}}</ref> اما با پیشرفت [[مدل پوسته‌ای هسته]]، فیزیک‌دانان برآوردهای جدیدی از پایداری عنصرهای فوق سنگین انجام دادند. در سال ۱۹۵۷ فیزیک‌دان آلمانی-آمریکایی [[گرترود شارف گولدهابر]] با استفاده از [[مدل پوسته‌ای هسته]] پیش‌بینی کرد که پس از عدد اتمی ۸۲ (عنصر [[سرب]]) عددهای ۱۲۶ و ۱۸۴ مجدداً پوسته‌های هسته را تکمیل می‌کنند و در این محدوده می‌توان عنصرهایی پایدار یافت. از آنجا که با فناوری‌های آن زمان ساخت عنصرهایی با چنین عددهای اتمی بالایی غیرممکن می‌نمود، این فرضیه توجه [[جامعهٔ علمی]] را به خود جلب نکرد. از سوی دیگر در دههٔ ۱۹۶۰، محققان با برون‌یابی نتایج آزمایش‌های موجود، نتیجه گرفتند نیمه‌عمر عنصرهای فراتر از عدد اتمی ۱۰۸ به دلیل [[شکافت خود به خود|شکافت خودبه خودی]] آن قدر کوتاه خواهد بود که عملاً نمی‌توانند وجود داشته باشند.<ref dir=ltr>{{پک|Loveland|2005|ک=Modern nuclear chemistry|ص=573|زبان=en}}</ref> بنابراین هرچند کار ساخت عنصرهای فرااورانیمی در عمل ادامه داشت، از لحاظ نظری دورنمای روشنی پیش روی محققان وجود نداشت.
 
اما این وضعیت در سال ۱۹۶۶ با انتشار سه مقالهٔ مهم تغییر کرد. مایرز{{efn|dir=ltr|Myers}} و سویاتِکی{{efn|dir=ltr|Swiatecki}} اعلام کردند که با پر شدن پوسته‌های هسته در عددهای اتمی بالاتر از ۸۲، مجدداً پایداری بسیار بالایی در برابر شکافت خود به خودی حاصل می‌شود. این نظریه کاملاً برعکس پیش‌بینی مدل قطره مایعی هسته بود. سپس هاینِر مِلدنر{{efn|dir=ltr|Heiner Meldner}} و سوبیچفسکی{{efn|dir=ltr|Sobiczewski}} در دو مقالهٔ جداگانه، به‌طور مستقل عدد اتمی عنصر پایدار بعدی را ۱۱۴ محاسبه کردند. این نتیجه توسط چند گروه دیگر که از روش‌های محاسباتی دیگری استفاده کردند نیز تأیید شد. عنصر ۱۱۴، از عنصر ۱۰۳ که تا آن هنگام کشف شده بود چندان دور نبود و همین انگیزه‌ای جدید برای ادامهٔ کار ایجاد کرد.<ref dir=ltr>{{Cite bookپک|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=2003|publisherک=Historical Reminiscences|yearص=?|isbn=|location=|pagesزبان=en}}</ref> بر پایهٔ همین نظریه، گلن سیبورگ در اواخر دههٔ ۱۹۶۰ اصطلاحات [[تمثیل (ادبیات)|تمثیلی]] «'''جزیرهٔ پایداری'''» و «'''دریای ناپایداری'''» را ابداع کرد. منظور او از دریای ناپایداری محدودهٔ بین عنصرهای ۱۰۱ تا ۱۱۱ بود که نیمه‌عمر بسیار کوتاهی داشتند و جزیرهٔ پایداری نیز محدودهٔ عنصرهای ۱۱۲ تا ۱۱۸ بود که در مرکز آن، هستهٔ دوچندان جادویی با عدد جرمی ۱۸۴ و عدد اتمی ۱۱۴ با بالاترین نیمه‌عمر قرار داشت.<ref dir=ltr>{{Cite web|url=http://www.nytimes.com/2004/02/08/opinion/greetings-from-the-island-of-stability.html|title=Greetings From the Island of Stability|accessdate=|website=|publisher=The New York Times|last=Sacks|first=Oliver}}</ref>
[[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]]
 
خط ۶۳:
 
== نیمه عمر احتمالی ==
در مورد [[نیمه‌عمر]] عنصرهای واقع در این جزیره، پیش‌بینی‌های مختلفی از چند دقیقه تا میلیون‌ها سال صورت گرفته‌است.<ref dir=ltr>{{پک/بن|2009|ک=Superheavy Element 114 Confirmed: A Stepping Stone to the Island of Stability|publisher=Lawrence Berkeley National Laboratory}}</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 bookپک|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=2003|publisherک=Historical Reminiscences|yearص=?|isbn=|location=|pagesزبان=en}}</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|لاولند|موریسی|سیبورگ|۱۳۹۲|ک=شیمی هسته‌ای نوین|ص=۵۷۵}}</ref> و یک تخمین خوش‌بینانه نیز حدود هزار سال است.<ref dir=ltr>{{پک|Chapman|ک=What it takes to make a new element|زبان=en}}</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 ==
خط ۸۲:
 
== جستجوی جزیرهٔ پایداری در طبیعت ==
کمی بعد از ارائهٔ نظریهٔ جزیرهٔ پایداری، پژوهشگران حدس زدند که بتوان نمونه‌هایی از این عنصرها را در طبیعت یافت. چرا که احتمال تشکیل چنین عنصرهایی در وقایع کیهانی مانند انفجار [[ابرنواختر]]ها یا برخورد دو [[ستاره نوترونی|ستارهٔ نوترونی]] وجود دارد و ممکن است مقادیر بسیار اندکی از آن‌ها در قالب پرتوهای کیهانی یا درون شهاب‌سنگ‌ها به زمین رسیده باشد.<ref dir=ltr>{{پک|Moskowitz|ک=Superheavy Element 117 Points to Fabled “Island of Stability” on Periodic Table|زبان=en}}</ref> نخستین برآوردهای نظری دربارهٔ نیمه‌عمر هسته‌های حوالی عدد اتمی=۱۱۴ و عدد جرمی=۱۸۴ در اواخر دههٔ ۱۹۶۰ انجام شد و نتایجی در حدود ۱۰<sup>۸</sup> × ۲ سال به دست آمد. این نیمه‌عمر به اندازهٔ کافی طولانی بود که بتوان این عنصرها را در زمین پیدا کرد. به همین دلیل جستجوهای گسترده‌ای برای یافتن آن‌ها در طبیعت انجام شد. در این میان محققان مؤسسهٔ مشترک پژوهش‌های هسته‌ای دوبنا در [[اتحاد جماهیر سوسیالیستی شوروی|اتحاد شوروی]] به رهبری فیزیکدان [[گئورگی فلروف]] تحقیقات وسیعی انجام دادند. اما نتیجه‌ای حاصل نشد.<ref dir=ltr>{{Cite bookپک|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=2003|publisherک=Historical Reminiscences|yearص=?|isbn=|location=|pagesزبان=en}}</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|dir=ltr|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|Chapman|ک=What it takes to make a new element|زبان=en}}</ref> پژوهش برای یافتن عنصرهای فوق سنگین در طبیعت هنوز ادامه دارد.
خط ۱۰۳:
* {{یادکرد وب |عنوان=جزیرهٔ پایداری هسته‌ها|نشانی=http://www.psi.ir/news2_fa.asp?id=653|بازبینی=۲۰ نوامبر ۲۰۱۷|تاریخ=۲ آبان ۱۳۹۱|ناشر=انجمن فیزیک ایران| پیوند بایگانی = http://www.webcitation.org/71DOjIddS | تاریخ بایگانی = ۲۷ ژوئیه ۲۰۱۸|شناسه = {{شناسه یادکرد|انجمن فیزیک ایران}}}}
{{چپ‌چین}}
* {{یادکردcite کتابbook|نام خانوادگی۱last1=Schädel|نام۱first1=Matthias |نام خانوادگی۲last2=Shaughnessy|نام۲first2=Dawn |فصلchapter=Historical Reminiscences: The Pioneering Years of Superheavy Element Research |عنوانtitle=The Chemistry of Superheavy Elements |سالyear=2003 |ناشرpublisher=Springer |شابکisbn=9783642374661 |نشانیurl=httphttps://wwwbooks.springergoogle.com/gp/book/9783642374654 |زبانbooks?id=en| پیوند بایگانی ei-_BAAAQBAJ&pg= httpPA485&lpg=PA485&dq=Historical+Reminiscences://www+The+Pioneering+Years+of+Superheavy+Element+Research%E2%80%99%E2%80%99.webcitation&source=bl&ots=nFFPHCFT95&sig=HKu-oZTltYtAMas4H8rZ0fbHFQI&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjs2O6G3rnXAhURoqQKHZFlAe4Q6AEIMTAD#v=onepage&q=Historical%20Reminiscences%3A%20The%20Pioneering%20Years%20of%20Superheavy%20Element%20Research%E2%80%99%E2%80%99.org/71DPnt7yU &f=false| تاریخ بایگانی ref= 27 July 2018{{harvid|Schädel|2003}}}}
* {{cite book|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/0471768626|title=Modern Nuclear Chemistry|last3=Seaborg|first3=Glenn T.|last1=Loveland|last2=Morrissey| first2 = David J.|first1=Walter D. |publisher=John Wiley & Sons, Inc.|year=2005|isbn=9780471115328|location=Hoboken, NJ||ref={{harvid|Loveland|2005}}}}
* {{Cite web|url=http://wwwold.jinr.ru/section.asp?sd_id=103|title=The synthesis of element 114 confirmed decades-old theoretical predictions of a little patch of nuclear stability in a sea of short-lived superheavy nuclei | last1= Oganessian | first1= Yuri Ts. | last2 = Utyonkov | first2 = Vladimir K. | last3 = Moody | first3 = Kenton J. |date=|accessdate=|website=|publisher=JINR|archive-url=https://web.archive.org/web/20171201041810/http://wwwold.jinr.ru/section.asp?sd_id=103|archive-date=2017-12-01|ref={{harvid|Oganessian|Utyonkov|Moody}}}}
خط ۱۱۶:
* {{Cite web|url=http://www.mysteryofmatter.net/island_of_stability.html|title=The Search for the Island of Stability|publisher = The Mystery of Matter|ref={{harvid|mysteryofmatter}}}}
* {{Cite web|url=https://www.pbs.org/wgbh/pages/frontline/shows/reaction/interviews/seaborg.html|title=Interview with Glenn Seaborg|date=|accessdate=|publisher=[[پی‌بی‌اس|PBS]]|ref={{harvid|PBS}}}}
* {{Cite web|url=http://www.nytimes.com/2004/02/08/opinion/greetings-from-the-island-of-stability.html|title=Greetings From the Island of Stability|accessdate=|website=|publisher=The New York Times|last=Sacks|first=Oliver|ref={{harvid|Sacks|2004}}}}
{{پایان چپ‌چین}}
 
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/wiki/جزیره_پایداری»