Îlot de stabilité
Les éléments chimiques autres que le plomb sont radioactifs, et ils n'ont pas d'isotopes stables. Cela signifie qu'ils vont se décomposer en d'autres éléments. À l'exception du plutonium, leur demi-vie est de l'ordre de plusieurs minutes, voire de quelques secondes. Il existe une théorie en physique qui dit qu'après un certain nombre d'éléments ayant une courte demi-vie, il y en aura d'autres qui auront une demi-vie plus longue. Ces éléments sont généralement connus sous le nom d'îlots de stabilité. Ces éléments devraient avoir des isotopes avec des demi-vies de l'ordre de plusieurs minutes. L'hypothèse est que le noyau atomique est construit en "coquilles" d'une manière similaire à la structure des coquilles électroniques beaucoup plus grandes des atomes. Dans les deux cas, les coquilles ne sont que des groupes de niveaux d'énergie quantique relativement proches les uns des autres. Les niveaux d'énergie des états quantiques dans deux coquilles différentes seront séparés par une fente d'énergie relativement importante. Ainsi, lorsque le nombre de neutrons et de protons remplit complètement les niveaux d'énergie d'une coquille donnée dans le noyau, l'énergie de liaison par nucléon atteindra un maximum local et cette configuration particulière aura donc une durée de vie plus longue que les isotopes voisins qui ne possèdent pas de coquilles remplies.
Une coquille remplie aurait un "nombre magique" de neutrons et de protons. Un nombre magique possible de neutrons pour les noyaux sphériques est 184, et certains nombres de protons correspondants sont 114, 120 et 126 - ce qui signifie que les isotopes sphériques les plus stables seraient le Flerovium-298, l'unbinilium-304 et l'unbihexium-310. Il convient de noter en particulier l'Ubh-310, qui serait "doublement magique" (son nombre de protons de 126 et son nombre de neutrons de 184 sont considérés comme magiques) et donc le plus susceptible d'avoir une très longue demi-vie. (Le prochain noyau sphérique doublement magique plus léger est le plomb-208, le noyau stable le plus lourd et le métal lourd le plus stable).
Des recherches récentes indiquent que les gros noyaux sont déformés, ce qui entraîne un déplacement des nombres magiques. On pense aujourd'hui que l'hassium 270 est un noyau déformé doublement magique, avec des nombres magiques déformés de 108 et 162. Cependant, sa demi-vie n'est que de 3,6 secondes.
Les isotopes ont été produits avec suffisamment de protons pour les planter sur une île stable, mais avec trop peu de neutrons pour les placer sur les "rivages" extérieurs de l'île. Il est possible que ces éléments possèdent des propriétés chimiques inhabituelles et, s'ils possèdent des isotopes ayant une durée de vie adéquate, ils seraient disponibles pour diverses applications pratiques (comme les cibles des accélérateurs de particules et comme sources de neutrons également).
Tableau périodique avec des éléments colorés selon la demi-vie de leur isotope le plus stable. Éléments stables. Éléments radioactifs ayant une demi-vie de plus de quatre millions d'années. Demi-vies entre 800 et 34 000 ans. Demi-vies entre 1 jour et 103 ans. Demi-vies comprises entre une minute et un jour. Demi-vies inférieures à une minute.
Questions et réponses
Q : Quels sont les éléments au-delà du plomb ?
R : Les éléments au-delà du plomb sont radioactifs et n'ont pas d'isotopes stables.
Q : Quelle est la théorie en physique qui explique pourquoi certains éléments ont une demi-vie plus longue ?
R : La théorie en physique stipule qu'après un certain nombre d'éléments ayant une courte demi-vie, il y en aura d'autres ayant une demi-vie plus longue, connus sous le nom d'îles de stabilité. En effet, lorsque le nombre de neutrons et de protons remplit complètement les niveaux d'énergie d'une coquille donnée dans le noyau, l'énergie de liaison par nucléon atteindra un maximum local et cette configuration particulière aura donc une durée de vie plus longue que les isotopes voisins.
Q : Quels sont les nombres magiques pour les noyaux sphériques ?
R : Les nombres magiques pour les noyaux sphériques sont un nombre de neutrons de 184 et un nombre de protons de 114, 120 et 126. Cela signifie que les isotopes sphériques les plus stables seraient le flerovium-298, l'unbinilium-304 et l'unbihexium-310.
Q : Le Hassium-270 serait-il doublement magique ?
R : Oui, le Hassium-270 est considéré comme un noyau déformé doublement magique, avec des nombres magiques déformés de 108 et 162.
Q : Quelle est la durée de sa demi-vie ?
R : Sa demi-vie est de 3,6 secondes.
Q : Y a-t-il des applications pratiques pour ces éléments ?
R : Oui, s'ils ont des isotopes avec des durées de vie adéquates, ils pourraient potentiellement être utilisés pour diverses applications pratiques telles que des cibles d'accélérateurs de particules ou comme sources de neutrons.
