El último elemento de número atómico

Question

Yo estaba pensando en lo que puede ser el último número atómico que puede existir dentro de la gama permisible límite de radiactividad y teniendo en cuenta todos los demás factores en la física cuántica y los factores químicos.

Answer 1

Nadie sabe realmente. El uso de los ingenuos modelo de Bohr del átomo, nos encontramos con problemas en torno a $Z=137$ como el más íntimo de los electrones tendrían que estar en movimiento por encima de la velocidad de la luz. Este resultado es debido a que el modelo de Bohr no toma en cuenta la relatividad. La solución de la ecuación de Dirac, que viene de relativista de la mecánica cuántica, y teniendo en cuenta que el núcleo no es un punto de partícula, entonces no parece haber ningún problema real con arbitrariamente alto número atómico, aunque son raros los efectos de inicio pasando por encima de $Z \approx 173$. Estos resultados pueden ser anuladas por una aún más profunda de análisis actuales de la electrodinámica cuántica de la teoría, o una nueva teoría del todo.

Como lo que podemos decir, sin embargo, nunca vamos a llegar a ninguna parte cerca de esos números atómicos. Muy pesado elementos son extremadamente inestable con respecto a la desintegración radiactiva en elementos más ligeros. Nuestro método actual de la producción de superheavy los elementos se basa en la aceleración de un determinado isótopo de un relativamente elemento de luz y golpear a un blanco hecho de un isótopo de un elemento más pesado. Este proceso es extremadamente ineficiente, y tarda muchos meses para producir cantidades significativas de material. Para los elementos más pesados, se necesitan años para detectar incluso un puñado de átomos. El tiempo de vida muy corto de el más pesado de los objetivos y la muy baja eficiencia de colisión entre el proyectil y el blanco quiere decir que va a ser muy difícil ir mucho más allá de la actual 118 elementos. Es posible que podamos encontrar algo más estable superheavy isótopos en las islas de estabilidad en torno a $Z=114$$Z=126$, pero la predicción de la mayoría de los isótopos estables (que incluso entonces no se espera que dure más de un par de minutos) tiene una gran cantidad de neutrones en su núcleo y que no tenemos idea de cómo producir ellos; podemos ser condenados a simplemente falda de las costas de las islas de estabilidad, mientras que nunca subir a ellos.

EDIT: tenga en cuenta que el mejor cálculo presentado anteriormente se basa en la electrodinámica cuántica solos, es decir, sólo las fuerzas electromagnéticas son tomadas en cuenta. Obviamente, para predecir cómo los núcleos se comportan (y, por tanto, cuántos protones puede meter en un núcleo antes de que sea imposible ir más lejos), se necesita un conocimiento detallado de las fuerzas nucleares fuertes y débiles. Por desgracia, la descripción matemática de las fuerzas nucleares es todavía un increíblemente problema difícil en la física de hoy en día, por lo que nadie puede aspirar a ofrecer una rigurosa respuesta de dicho ángulo.

Debe haber algún límite, ya que el residual de las fuerzas nucleares son de muy corta distancia. En algún momento habrá tantos protones y neutrones en el núcleo (y el núcleo resultante se han vuelto tan grandes) que el diametralmente opuesto a las partes del núcleo no será capaz de "detectar" el uno al otro, como están demasiado lejos. Cada adicional de protones o de neutrones produce una disminución en la estabilización a través de la fuerza nuclear fuerte. Mientras tanto, la repulsión eléctrica entre los protones tiene el infinito, de modo que todos los adicionales de protones contribuirá repulsivo de la misma. Esta es la razón por elementos más pesados necesitan más y más de neutrones a protones razones para permanecer estable.

Por lo tanto, en algún número atómico, posiblemente no mucho más que la nuestra actual récord de $Z=118$, la eléctrica de repulsión de los protones siempre va a ganar en contra de la nuclear fuerte atracciones de los protones y los neutrones, sin importar la configuración del núcleo. Por lo tanto, todos lo suficientemente fuertes núcleos atómicos se sufren de forma espontánea fisión casi inmediatamente después de la venida a la existencia, o todo el válido vías de reacción para llegar a un elemento requerirá de eventos que son tan fantásticamente inverosímil que incluso si todos los nucleones en todo el Universo observable se estaban chocaron el uno con el otro desde el Big Bang, en un intento de sintetizar el elemento más pesado posible, nos gustaría que estadísticamente esperar algunos lo suficientemente fuertes átomo no se han producido ni una sola vez.

Answer 2

Ingenuamente, la central nuclear de campo eléctrico en Z ~ 137 o mayor, el recíproco de la constante de Estructura Fina, sería "la chispa de la aspiradora." Vacío sería rota en pares electrón-positrón. Los electrones van en convertir los protones neutrones además de los neutrinos. Como se indicó anteriormente, no clásica de tratamiento sugiere que nunca vamos a obtener cerca de un núcleo frío que las chispas de la aspiradora. RHIC y LHC rip el vacío caliente por chocar profundamente relativista de oro o de núcleos de plomo.

El gran problema en la fabricación de nuevos elementos pesados está recibiendo suficiente neutrones, mientras que chocan el núcleo más pesado con el más ligero para hacer el trabajo. La fusión de la repulsión de carga es el producto de los dos cargos. Debe ser minimizado. Ca-48 es estable para una nota a pie de página, y ha seguido su curso para la fusión con elementos transuránicos. Los isótopos producidos son demasiado neutrones deficientes para quedarse. Uno podría hacer algo inteligente con un gran configurado a la medida de la H-bomba - un montón de compresión y la densidad de neutrones hay -, sino de recuperación de las muestras es problemático.