𫟼（拼音：dá，注音：ㄉㄚˊ，粤拼：daat6，音同“达”；英语：Darmstadtium），是一种人工合成的化学元素，其化学符号为Ds，原子序数为110。𫟼是一种放射性极强的超重元素及锕系后元素，所有同位素的半衰期都很短，非常不稳定，其最重也最长寿的同位素为281Ds，半衰期约为11秒。𫟼是10族中最重的元素，但由于没有足够稳定的同位素，因此目前未能通过化学实验来验证𫟼的性质是否符合元素周期律。有证据显示存在着另一个更长寿的同核异构体281mDs，其半衰期为3.71分钟。
![<span class="inline-unihan" style="border-bottom: 1px dotted; font-variant: normal;cursor: help; font-family: sans-serif, 'Unicode内码天珩输入法配套字体', '方正宋体S-超大字符集', '方正宋体S-超大字符集(SIP)', '文泉驿等宽正黑', 'BabelStone Han', 'HanaMinB', 'FZSong-Extended', 'Arial Unicode MS', Code2002, DFSongStd, 'STHeiti SC', unifont;" title="字符描述：⿰钅达 ※如果您看到空白、方块或问号，代表您的系统无法显示该字符。">𫟼</span>的电子层（2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 （预测）[1]）](/wiki/File:Electron_shell_110_Darmstadtium_-_no_label.svg)
超重元素[a]的原子核是在两个不同大小的原子核[b]的聚变中产生的。粗略地说，两个原子核的质量之差越大，两者发生反应的可能性就越大。[10]由较重原子核组成的物质会作为靶子，被较轻原子核的粒子束轰击。两个原子核只能在距离足够近的时候，才能聚变成一个原子核。原子核（全部都有正电荷）会因为静电排斥而相互排斥，所以只有两个原子核的距离足够短时，强核力才能克服这个排斥力并发生聚变。粒子束因此被粒子加速器大大加速，以使这种排斥力与粒子束的速度相比变得微不足道。[11]不过，只是靠得足够近不足以使两个原子核聚变：当两个原子核逼近彼此时，它们通常会在一起约10−20秒后裂变（产物不需要和反应物相同），而非形成单独的原子核。[11][12]如果聚变发生了，两个原子核产生的一个原子核会处于激发态[13]，被称为复合原子核，非常不稳定。[11]为了达到更稳定的状态，这个暂时存在的原子核可能会直接核裂变，[14]或是放出一些带走激发能量的中子。如果这些激发能量不足以使中子被放出，复合原子核就会放出γ射线。这个过程会在原子核碰撞后的10−16秒发生，并创造出更稳定的原子核。[14]联合工作团队（JWP）定义，化学元素的原子核只有10−14秒内不进行放射性衰变，才能被识别出来，这个值大约是原子核得到它的外层电子，显示其化学性质所需的时间。[15][c]
粒子束穿过目标后，会到达下一个腔室——分离室。如果反应产生了新的原子核，它就会被这个粒子束携带。[17]在分离室中，新产生的原子核会从其它核素（原本的粒子束和其它反应产物）中分离，[d]并转移到半导体探测器中，在这里停止原子核。这时标记撞击探测器的确切位置、能量和到达时间。[17]这个转移需要10−6秒的时间，意即这个原子核需要存活这么长的时间才能被检测到。[20]衰变被记录后，这个原子核被再次记录，并测量位置、衰变能量和衰变时间。[17]
原子核的稳定性源自于强核力，但强核力的作用距离很短，随着原子核越来越大，强核力对最外层的核子（质子和中子）的影响减弱。同时，原子核会被质子之间，范围不受限制的静电排斥力撕裂。[21]超重元素[22]的主要衰变方式——α衰变和自发裂变都是这种排斥引起的。[e]α衰变由发射出去的α粒子记录，在实际衰变之前很容易确定衰变产物。如果这样的衰变或一系列连续衰变产生了一个已知的原子核，则可以很容易地确定反应的原始产物。[f]（衰变链中的所有衰变都必须在同一个地方发生。）[17] 已知的原子核可以通过它经历的衰变的特定特征来识别，例如衰变能量（或更具体地说，发射粒子的动能）。[g]然而，自发裂变会产生各种分裂产物，因此无法从其分裂产物确定原始核素。[h]
尝试合成超重元素的物理学家可以获得的信息是探测器收集到的信息：粒子到达探测器的位置、能量和时间，以及粒子衰变的信息。物理学家分析这些数据并试图得出结论，确认它确实是由新元素引起的，而非由不同的核素引起的。如果提供的数据不足以得出创造出来的核素确实是新元素的结论，并且对观察到的影响没有其他解释，就可能在解释数据时出现错误。[i]
发现
𫟼是一种人工合成的元素，由德国达姆施塔特重离子研究所（GSI）的西格･霍夫曼等人于1994年11月9日，在线性加速器内利用镍-62和镍-64轰击铅-208而合成的。制成的同位素有𫟼-269和𫟼-271，其中𫟼-271比较稳定。
命名
根据IUPAC元素系统命名法，𫟼的旧称是Ununnilium，源自110的拉丁文写法。2003年8月16日，IUPAC正式将其命名为Darmstadtium，以纪念发现这元素的重离子研究所所在地达姆施塔特（但其实GSI位于达姆施塔特以北的Wixhausen小区）。由于110也是德国报警时所拨的号码，𫟼又有另外一个外号：Policium（警察元素）。[34]
2003年12月，全国科学技术名词审定委员会化学名词审定委员会组织无机化学名词组和放射化学名词组及有关专家，讨论了110号元素的中文名称的定名问题，在广泛征求意见的基础上审定名称为“𫟼”（读音同“达”）。其定名使用的汉字已征得国家语言文字工作委员会的同意，经全国科学技术名词审定委员会批准予以公布使用。[35]
目前已知的𫟼同位素共有9个，质量数分别为267、269-271、273、277和279-281，还有三个已知的亚稳态，𫟼-270m、𫟼-271m和𫟼-281m（未证实）。𫟼的同位素全部都具有极高的放射性，半衰期极短，非常不稳定，且较重的同位素大多比较轻的同位素来的稳定，其中最长寿的同位素为𫟼-281，半衰期约12.7秒，也是目前发现最重的𫟼同位素。其余同位素的半衰期都在1秒以下，大部分半衰期在1微秒至70毫秒之间。[36]大多数𫟼同位素主要发生α衰变，有些则会进行自发裂变。[37]
核合成
下表列出各种可用以产生110号元素的目标、发射体组合。
| 目标 | 发射体 | CN | 结果 |
|---|---|---|---|
| 208Pb | 64Ni | 272Ds | 反应成功 |
| 208Pb | 62Ni | 270Ds | 反应成功 |
| 232Th | 48Ca | 280Ds | 至今失败 |
| 238U | 40Ar | 278Ds | 至今失败 |
| 244Pu | 36S | 280Ds | 尚未尝试 |
| 244Pu | 34S | 278Ds | 反应成功 |
| 248Cm | 30Si | 278Ds | 尚未尝试 |
| 250Cm | 30Si | 280Ds | 尚未尝试 |
| 249Cf | 26Mg | 275Ds | 尚未尝试 |
| 251Cf | 26Mg | 277Ds | 尚未尝试 |
GSI的科学家在1986年研究了这条反应，但没有成功。计算出的截面限制在12 pb。1994年，他们使用改进了的设施，成功地检测到9颗271Ds原子。GSI在2000年成功重现了这种反应，检测到4个原子[38][39][40][41] ，劳伦斯伯克利国家实验室则在2000年和2004年探测到9颗原子，而2002年日本理化学研究所也测得14颗原子。[42]
GSI的研究小组于1994年研究了这条反应，探测到3个269Ds原子。他们起初测定了第4条衰变链，但其后将其撤回。
俄罗斯杜布纳的小组在1986年首次研究这个反应。他们无法检测到任何原子，测量的截面限制在1 pb。1995年，劳伦斯伯克利国家实验室报告表明，他们成功地在1n中子蒸发通道中检测到267Ds的单个原子。然而他们没有测量某些衰变，因此需要进一步研究来确认这一发现。[44]
杜布纳的团队在1986年首次尝试用热核聚变合成𫟼元素。他们无法测量任何自发裂变活动，计算出的截面限制在1 pb。1997年11月和1998年10月，同样的团队在三个不同的实验中重新研究这种反应。他们的新方法使用48Ca来合成超重元素。他们检测到一些半衰期相对较长的自发裂变活动，并初步分配到衰变产物269Sg或265Rf，截面为5 pb。
杜布纳小组在1986年和1987年进行了这种反应，并在这两个实验中测量到10毫秒的自发裂变活动，分配到272Ds，截面为10 pb。目前认为这项裂变活动并不是来自𫟼同位素的。
1987年，杜布纳小组首次尝试这种反应。他们只观察到来自240mfAm和242mfAm的自发裂变，截面限制在1.6 pb。GSI小组于1990年首次研究这个反应，没有检测到任何𫟼原子。2001年8月，GSI重复进行反应，但没有成功，计算出的截面限制在1.0 pb。
1987年，杜布纳小组首次尝试这种反应，但没有观察到自发裂变活动。
1987年，杜布纳小组首次尝试这种反应，但没有观察到自发裂变活动。GSI团队在1990年作进一步研究，同样没有检测到𫟼原子，截面限制在21 pb。
GSI团队在1990年首次尝试这条反应，但没有检测到𫟼原子，截面限制在21 pb。
1994年9月，杜布纳小组在5n中子蒸发通道中检测到273Ds的单个原子，截面只有400 fb。[45]
科学家也曾在更重元素的衰变产物中发现𫟼的同位素。
| 蒸发残留 | 观测到的𫟼同位素 |
|---|---|
| 293Lv, 289Fl | 281Ds |
| 291Lv, 287Fl, 283Cn | 279Ds |
| 285Fl | 277Ds |
| 277Cn | 273Ds |
1999年一项有关发现293Uuo的报告指出，277Ds以10.18 MeV能量进行α衰变，半衰期为3 ms。发现者于2001年撤回这项发现。这个同位素最后于2010年被合成，其衰变特性不符合此前的数据。
GSI在1996年合成277Cn（详见鿔），其中一条衰变链以9.73 MeV能量进行α衰变，形成273Ds，半衰期为170毫秒。该数据无法得到证实，因此273mDs目前还是未知的。
在第一次尝试合成𫟼的实验中，10毫秒的自发裂变活动被分配到272Ds，所用反应为232Th(44Ca,4n)。该同位素的发现已被撤回。
| 同位素 | 发现年份 | 核反应 |
|---|---|---|
| 267Ds | 1994年 | 209Bi(59Co,n) |
| 268Ds | 未知 | |
| 269Ds | 1994年 | 208Pb(62Ni,n) |
| 270Dsg,m | 2000年 | 207Pb(64Ni,n) |
| 271Dsg,m | 1994年 | 208Pb(64Ni,n) |
| 272Ds | 未知 | |
| 273Ds | 1996年 | 244Pu(34S,5n) |
| 274Ds | 未知 | |
| 275Ds | 未知 | |
| 276Ds | 未知 | |
| 277Ds | 2010年 | 242Pu(48Ca,5n) |
| 278Ds | 未知 | |
| 279Ds | 2002年 | 244Pu(48Ca,5n) |
| 280Ds | 未知 | |
| 281aDs | 1999年 | 244Pu(48Ca,3n) |
| 281bDs | 1999年 | 244Pu(48Ca,3n) |
核异构体
分别由289Fl或293Lv形成281Ds的两条衰变链相互存在矛盾。最常见的衰变模式是自发裂变，半衰期为11秒。一个未经证实的罕见衰变模式是能量为8.77MeV的α衰变，观察到的半衰期为3.7分钟。这种衰变路径十分特别，很可能是源自同核异构体能级，但需要进一步研究来确认这些报告。
直接合成271Ds的衰变数据清楚地表明存在两个同核异构体。第一个所释放的α粒子能量为10.74和10.69 MeV，半衰期为1.63毫秒；另一个的α粒子能量为10.71 MeV，半衰期为69毫秒。第一个同核异构体为基态，后者则为同核异能态。有科学家认为，由于两种同核异构体的α衰变能量相近，因此同核异能态主要是以延迟同核异能跃迁的形式进行衰变的。
直接和成270Ds的实验结果明确表明存在两个同核异构体。基态270Ds通过α衰变形成266Hs，途中释放一颗能量为11.03 MeV的α粒子，半衰期为0.1毫秒。亚稳态同样进行α衰变，期间放射能量为12.15、11.15和10.95 MeV的α粒子，半衰期为6毫秒。亚稳态在释放12.15 MeV能量的α粒子后，会形成266Hs的基态。这表明该亚稳态的能量比基态高出1.12 MeV。
同位素产量
下表列出直接合成𫟼的聚变核反应的截面和激发能量。粗体数据代表从激发函数算出的最大值。+代表观测到的出口通道。
| 发射体 | 目标 | CN | 1n | 2n | 3n |
|---|---|---|---|---|---|
| 62Ni | 208Pb | 270Ds | 3.5 pb | ||
| 64Ni | 208Pb | 272Ds | 15 pb, 9.9 MeV |
理论计算
下表列出各种目标-发射体组合，并给出最高的预计产量。
MD：多面；DNS：双核系统；σ：截面
推算的化学属性
𫟼的同族元素从上到下高价态越来越稳定，因此𫟼可能会形成稳定的六氟化物DsF6以及DsF5和DsF4和三氧化物DsO3。卤素应该能够与𫟼形成四卤化物，DsCl4、DsBr4和DsI4。和其他10族元素一样，𫟼预计可以有较高的硬度和催化性。
- ^ 在核物理学中，如果一个元素有高原子序，就可以被称为重元素。82号元素铅就是重元素的例子。“超重元素”这一词通常指原子序大于103的元素（尽管也有其它的定义，例如原子序大于100[5]或112。[6]有时这一词和锕系后元素是同义词，将超重元素的上限定在还未发现的超锕系元素的开始。）[7]（那个元素的）“超重同位素”和“超重核素”顾名思义——分别是（那个元素的）高质量同位素和高质量的核素。
- ^ 2009年，由尤里·奥加涅相引领的团队在JINR发表了他们通过对称的136Xe + 136Xe反应，尝试合成钅黑的结果。他们未能在这个反应中观察到单个原子，因此对截面设置了上限，即核反应概率的度量为2.5 pb。[8]作为比较，发现钅黑的反应208Pb + 58Fe的截面约为20 pb（进一步来说，为19+19-11 pb），符合发现者的预测。[9]
- ^ 这个值也标志着普遍接受的复合原子核寿命上限。[16]
- ^ 这种分离是基于产生的原子核会比未反应的粒子束更慢地通过目标。分离器中包含电场和磁场，它们对运动粒子的影响会因粒子的特定速度而被抵消。[18]飞行时间质谱法和反冲能量的测量也有助于这种分离，两者结合可以估计原子核的质量。[19]
- ^ 不是所有放射性衰变都是因为静电排斥力导致的。举个例子，β衰变是弱核力导致的。[23]
- ^ 由于原子核的质量不是直接测量的，而是根据另一个原子核的质量计算得出的，因此这种测量称为间接测量。直接测量也是有可能的，但在大多数情况下，它们仍然无法用于超重原子核。[24]2018年，LBNL首次直接测量了超重原子核的质量，[25]它的质量是根据转移后原子核的位置确定的（位置有助于确定其轨迹，这与原子核的质荷比有关，因为转移是在有磁铁的情况下完成的）。[26]
- ^ 如果在真空中发生衰变，那么由于孤立系统在衰变前后的总动量必须保持守恒，衰变产物也将获得很小的速度。这两个速度的比值以及相应的动能比值与两个质量的比值成反比。衰变能量等于α粒子和衰变产物的已知动能之和。[27]这些计算也适用于实验，但不同之处在于原子核在衰变后不会移动，因为它与探测器相连。
- ^ 自发裂变是由苏联科学家格奥尔基·弗廖罗夫发现的。[28]LBL的科学家们认为自发裂变的信息不足以声称合成元素，他们认为对自发裂变的研究还不够充分，无法将其用于识别新元素，因为很难确定复合原子核是不是仅喷射中子，而不是质子或α粒子等带电粒子。[16]因此他们更喜欢通过连续的α衰变将新的同位素与已知的同位素联系起来。[28]
- ^ 举个例子，1957年，元素102在瑞典斯德哥尔摩省斯德哥尔摩的诺贝尔物理研究所被错误地鉴定。[29]早先没有关于该元素发现的明确声明，所以由它的瑞典、美国和英国发现者命名为nobelium。后来证明这个元素的鉴定是错误的。[30]第二年，RL无法重现瑞典的结果，而是宣布他们合成了该元素，这一说法后来也被驳回。[30] JINR坚持认为他们是第一个发现该元素的人，并为新元素建议命名为joliotium，[31]而这个名称也没有被接受（JINR后来认为元素102的命名是仓促的）。[32]这个名称是在IUPAC对元素发现优先权的裁决的书面答复中提出的，该裁决于1992年9月29日签署。[32]但由于其广泛使用，“nobelium”这个名称仍然保持不变。[33]
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