Stabiilisuuden saari

3D-mallinne stabiilisuuden saaresta ja epästabiilisuuden merestä.

Stabiilisuuden saari eli vakaussaareke (engl. island of stability) on ydinfysiikan termi, joka kuvaa mahdollisia alkuaineita, joilla on tietty määrä protoneja ja neutroneja. Protonien ja neutronien lukumääriä kutsutaan "maagisiksi luvuiksi" (engl. "magic numbers"). Tämä mahdollistaa tiettyjen transuraanien isotooppien olevan vakaampia, eivätkä ne hajoa niin nopeasti.

Idean "saaresta" keksi yhdysvaltalainen ydinkemisti Glenn Theodore Seaborg. Hypoteesin mukaan atomin ydin, nuklidi, koostuu kuorista samalla tavalla kuin elektroniverho koostuu elektronikuorista. Molemmissa tapauksissa kuoret ovat energiatasoja, jotka ovat verrattain lähellä toisiaan. Kahden erillisen energiatason välillä on Seaborgin hypoteesin mukaan suhteellisen suuri aukko. Kun neutronit ja protonit täyttävät tietyn kuoren atomin ytimessä, nukleonien sidosenergia saavuttaa miniminsä, ja ydin on stabiilimpi, eikä hajoa niin nopeasti kuin isotoopit, joilla näitä kuoria ei ole täytetty.

Tietylle kuorelle mahtuu vain tietty määrä protoneja ja neutroneja. Lukumäärää tietylle kuorelle mahtuvista nukleoneista sanotaan "maagisiksi luvuiksi". Yksi mahdollinen maaginen luku neutroneille on 184, ja sitä vastaavia protonin maagisia lukuja ovat 114, 120 ja 126, mikä tarkoittaisi sitä, että kaikkein kestävimmät isotoopit olisivat flerovium-298, unbinilium-304 ja unbiheksium-310.

Luettelo alkuaineiden isotooppien puoliintumisajoista

Alkuaineiden isotoopit väliltä 110–120

Järjestysluku	Nimi	Tunnetut isotoopit	Havaitut isotoopit	Pitkäikäisin isotooppi
110	darmstadtium	15	10	210 ms
111	röntgenium	12	4	3,6 s
112	kopernikium	9	1	1,1 ms
113	nihonium	6	2	480 ms
114	flerovium	5	4	2,6 s
115	moskovium	5	2	87 ms
116	livermorium	5	4	61 ms
117	tennessiini	2	0	-
118	oganesson	1	1	0,89 ms
119	ununennium	0	0	-
120	unbinilium	0	0	-

Saarella esiintyvien alkuaineiden puoliintumisajasta ei ole päästy tiedeyhteisössä yksimielisyyteen. Osa fyysikoista ajattelee, että alkuaineet puoliintuvat muutamassa minuutissa. Toiset taas ajattelevat, että ne voisivat kestää jopa päiviä. Laskelmien mukaan alkuaineiden puoliintumisaika voisi olla hyvin pitkä, jopa miljardi vuotta. Mikäli alkuaineilla on hyvin pitkä puoliintumisaika, niillä voisi olla hyvin erikoisia käyttötarkoituksia muun muassa ydinfysiikassa. Kuitenkin muutamilla isotoopeilla on vain muutama neutroni liian vähän, jotta ne voisivat pysyä vakaina.

Epästabiilisuuden meri

Epästabiilisuuden meri (engl. sea of instability) on ydinfysiikan nimitys, joka kuvaa alkuaineiden joukkoa, jossa alkuaineet ovat hyvin epävakaita ja niiden puoliintumisaika on alle mikrosekunti tai jopa alle nanosekunnin.

Aiheesta muualla

• http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~q61/el118.html
• First postcard from the island of nuclear stability CERN Viitattu 10.12.2018
• Second postcard from the island of stability CERN Viitattu 10.12.2018