алт=A diagram showing the measured and predicted half-lives of heavy and superheavy nuclides, as well as the beta stability line and predicted location of the island of stability.|десно|мини| Дијаграм на Заедничкиот институт за јадрени истражувања кој го прикажува измерениот (обвиен) и предвидениот полураспад на супертешките нуклиди, подредени според бројот на протони и неутрони. Очекуваната местоположба на островот на стабилноста околу е заокружена. Во јадрената физика, островот на стабилноста е предвидена хипотетичка група на изотопи на супертешки елементи кои може да имаат значително подолг полураспад од познатите изотопи на овие елементи. Се предвидува дека ќе се појави како „остров“ во табелата со нуклиди, одделен од познатите стабилните и долговечни првобитни радионуклиди. Неговото теоретско постоење се припишува на стабилизирачките ефекти на предвидените „магични броеви“ на протони и неутрони во областа на супертешка маса.
Направени се неколку предвидувања во врска со точната местоположба на островот на стабилноста, иако генерално се смета дека се наоѓа во близина на изотопите на копернициум и флеровиум во близина на предвидената затворена неутронска обвивка на N. = 184. Овие модели силно покажуваат дека затворената обвивка ќе даде дополнителна стабилност кон цепење и алфа-распаѓање. Додека овие ефекти се очекува да бидат најголеми во близина на атомскиот број Z = 114 (флеровиум) и N = 184, регионот на зголемена стабилност се очекува да опфати неколку соседни елементи, а може да има и дополнителни острови на стабилност околу потешките јадра кои се двојно волшебни (имаат волшебни броеви и на протони и на неутрони). Проценките за стабилноста на нуклидите во рамките на островот обично се околу полураспад од минути или денови; некои оптимисти предлагаат полураспад од редот на милиони години.
Иако моделот на јадрената обвивка кој предвидува волшебни броеви постои уште од 1940-тите, постоењето на долговечни супертешки нуклиди не е дефинитивно докажано. Како и останатите супертешки елементи, нуклидите на островот на стабилност никогаш не биле пронајдени во природата; така, тие мора да се создадат вештачки преку јадрена реакција за да се проучуваат. Научниците не нашле начин да изведат таква реакција, бидејќи веројатно ќе бидат потребни нови видови реакции за да се населат јадрата во близина на средината на островот. Сепак, успешната синтеза на супертешки елементи до Z = 118 (оганесон) со до 177 неутрони покажува благ стабилизирачки ефект околу елементите 110 до 114 што може да продолжи во потешки изотопи, во согласност со постоењето на островот на стабилност.
Вовед Нуклидна стабилност алт=Complete chart of nuclide half-lives plotted against atomic number Z and neutron number N axes.|лево|мини| Табела на полураспад на познати нуклиди Составот на нуклид (атомско јадро) се дефинира со бројот на протони Z и бројот на неутрони N, кои се собираат на масениот број A. Протонскиот број Z, наречен и атомски број, ја одредува положбата на елементот во периодниот систем на елементите. Околу 3300 познати нуклиди вообичаено се претставени во графикон со Z и N за неговите оски и полураспад за радиоактивното распаѓање означен за секој нестабилен нуклид (погледни слика). Од 2019 година, 251 нуклида се забележани како стабилни (никогаш не биле забележани да се распаѓаат); генерално, како што се зголемува бројот на протони, стабилните јадра имаат повисок сооднос неутрони-протон (повеќе неутрони по протон). Последниот елемент во периодниот систем кој има стабилен изотоп е олово (З = 82), со стабилност (т.е. полураспад на најдолговечните изотопи) генерално се намалува кај потешките елементи, особено надвор од кириумот (Z = 96). Полураспадот на јадрата, исто така, се намалува кога има неопределен однос неутрони-протон, така што добиените јадра имаат премалку или премногу неутрони за да бидат стабилни.
Стабилноста на јадрото се определува со неговата енергија на сврзување, повисоката енергија на врзување дава поголема стабилност. Енергијата на врзување по нуклеон се зголемува со атомскиот број до широко плато околу А = 60, а потоа се намалува. Доколку јадрото може да се подели на два дела кои имаат помала вкупна енергија (последица на масовниот дефект што произлегува од поголемата енергија на врзување), тоа е нестабилно. Јадрото може да се држи заедно за одредено време бидејќи постои потенцијална бариера што се спротивставува на расцепот, но оваа бариера може да се помине преку квантниот тунелски ефект. Колку е помала бариерата и масите на фрагментите, толку е поголема веројатноста за разделување по единица време.
Протоните во јадрото се врзани заедно со голема заемна сила, која го балансира Кулоновото одбивање помеѓу позитивно наелектризираните протони. Во потешките јадра, потребни се поголем број на ненаелектризирани неутрони за да се намали одбивноста и да се даде дополнителна стабилност. И покрај тоа, како што физичарите започнале да синтетизираат елементи кои не се наоѓаат во природата, тие откриле дека стабилноста се намалува како што јадрата започнале да стануваат потешки. Така, тие расправале дека периодниот систем може да дојде до својот крај. Откривачите на плутониумот (елементот 94) размислувале да го наречат „ултимиум“, мислејќи дека е последен. Следејќи ги откритијата на потешките елементи, од кои некои се распаѓале во микросекунди, се сметало дека нестабилноста во однос на спонтоното цепење ќе го ограничи постоењето на потешки елементи. Во 1939 година, горната граница на синтеза на потенцијални елементи била проценета околу елементот 104, и по првите откритија на задактинидни елементи во раните 1960-ти, ова горно гранично предвидување било проширено до елементот 108.
Волшебни броеви алт=Diagram showing energy levels of known and predicted proton shells, with gaps at atomic number 82, 114, 120, and 126.|десно|мини| Дијаграм што ги прикажува енергетските нивоа на познати и предвидени протонски обвивки (лево и десно покажуваат два различни модели). Празнините кај Z = 82, 114, 120, и 126 одговараат на затворачи на обвивки, кои имаат особено стабилни конфигурации и на тој начин резултираат со постабилни јадра. Веќе во 1914 година, било предложено можното постоење на супертешки елементи со атомски броеви далеку од оној на ураниумот - тогаш најтешкиот познат елемент - кога германскиот физичар Ричард Свин предложил дека супертешки елементи околу Z. = 108 претставуваат извор на зрачење во космичките зраци. Иако тој не направил никакви дефинитивни набљудувања, тој во 1931 година поставил хипотеза дека задураниумските елементи околу Z. = 100 или Z = 108 може да бидат релативно долговечни и можеби постојат во природата. Во 1955 година, американскиот физичар Џон Арчибалд Вилер исто така предложил постоење на овие елементи; тој станал заслужен за првата употреба на терминот „супертежок елемент“ во труд од 1958 година објавен со Фредерик Вернер. Оваа идеја привлекла голем интерес дури една деценија подоцна, по подобрувањата во јадрениот слоест модел. Во овој модел, атомското јадро е изградено во „обвивки“, аналогно на електронските обвивки во атомите. Независно еден од друг, неутроните и протоните имаат енергетски нивоа кои вообичаено се блиску еден до друг, но откако ќе се пополни дадената обвивка, потребна е значително повеќе енергија за да се започне со полнење на следната. Така, енергијата на врзување по нуклеон достигнува локален максимум и јадрата со пополнети обвивки се постабилни од оние без пополнети обвивки. Оваа теорија за модел на јадрена обвивка потекнува од 1930-тите, но дури во 1949 година германските физичари Марија Геперт-Мајер и Јоханес Ханс Даниел Јенсен и соработниците самостојно ја смислиле точната формулација.
Броевите на нуклеоните за кои се пополнуваат обвивки се нарекуваат волшебни броеви. За неутроните се забележани волшебните броеви од 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126, а следниот број се предвидува да биде 184. Протоните ги делат првите шест од овие волшебни броеви, и 126 се предвидува како волшебен протонски број уште од 1940-тите. Нуклиди со волшебен број од секој - како што е 160 (Z = 8, N = 8), 132Sn (Z = 50, N = 82), и 208Pb (Z = 82, N = 126) - се нарекуваат „двојно волшебни“ и се постабилни од блиските нуклиди како резултат на поголемите врзувачки енергии.
Во доцните 1960-ти, пософистицираните модели на обвивки биле формулирани од американскиот физичар Вилијам Мајерс и полскиот физичар Владислав Швитецки, и независно од германскиот физичар Хајнер Мелднер (1939-2019 ). Со овие модели, земајќи ја предвид Кулоновата одбивност, Мелднер предвидел дека следниот протонски волшебен број може да биде 114 наместо 126. Изгледа дека Мајерс и Свитецки го измислиле терминот „остров на стабилноста“, а американскиот хемичар Глен Сиборг, подоцна откривач на многу од супертешките елементи, брзо го усвоил терминот и го промовирал. Мајерс и Швитецки, исто така, предложиле некои супертешки јадра да бидат подолготрајни како последица на повисоките бариери за цепење. Понатамошните подобрувања во моделот на јадрена обвивка од советскиот физичар Вилен Струтински довеле до појава на макроскопско-микроскопски метод, модел на јадрена маса што ги зема предвид и мазните трендови карактеристични за моделот на пад на течноста и местните флуктуации како што се ефектите на обвивка. Овој пристап му овозможил на шведскиот физичар Свен Нилсон и соработниците, како и на други групи, да ги направат првите детални пресметки за стабилноста на јадрата во рамките на островот. Со појавата на овој модел, Струтински, Нилсон и други групи се расправале за постоењето на двојно магичен нуклид 298Fl (Z = 114, N = 184), наместо 310Ubh (Z = 126, N = 184) што се предвидувало дека е двоен волшебен уште во 1957 година. Последователно, проценките за волшебниот број на протон се движеле од 114 до 126, и сè уште нема консензус. Откритија
+Најстабилни изотопи на супертешки елементи (Z ≥ 104)ЕлементАтомскибројНајстабиленизотопПолураспадОбјавени печатиNUBASE 2020Радерфордиум104267Rf48 мин2.5 hДубниум105268Db16 h1.2 dСиборгиум106269Sg14 мин5 минБориум107270Bh2.4 мин3.8 минХасиум108269Hs9.7 s16 sМајтнериум109278Mt4.5 s6 sДармштатиум110281Ds12.7 s14 sРендгениум111282Rg1.7 мин2.2 минКопернициум112285Cn28 s30 sНихониум113286Nh9.5 s12 sФлеровиум114289Fl1.9 s2.1 sМосковиум115290Mc650 ms840 msЛивермориум116293Lv57 ms70 msТенесин117294Ts51 ms70 msОганесон118294Og690 μs700 μs
Интересот за можен остров на стабилност започнал да се зголемува во текот на 1960-тите, бидејќи некои пресметки сугерирале дека тој може да содржи нуклиди со полураспад од милијарди години. Исто така, се предвидувало дека тие ќе бидат особено стабилни против спонтаното цепење и покрај нивната висока атомска маса.. Се сметало дека доколку таквите елементи постојат и се доволно долготрајни, може да има неколку нови употреби како последица на нивните јадрени и хемиски својства. Тие вклучуваат употреба како забрзувачи на честички како извори на неутрони, во јадреното оружје како последица на нивните предвидени ниски критични маси и големиот број на неутрони емитирани при цепење, и како јадрено гориво за напојување на вселенските мисии. Овие расправи довеле до тоа многу истражувачи да спроведат пребарување за супертешки елементи во 1960-тите и 1970-тите, и во природата и преку нуклеосинтезата во забрзувачите на честички.