Ds · Élément 110 · Métal de transition
Créé à Darmstadt en 1994 en fusionnant des noyaux de nickel et de plomb.
Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe le darmstadtium parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Même élément, neutrons différents
Tous les atomes de darmstadtium ont le même nombre de protons, 110, et ne diffèrent que par leur nombre de neutrons : ces variantes sont ses isotopes. Aucun n’est stable. L’isotope connu de plus longue durée de vie, Ds-282, a 172 neutrons et une demi-vie de ~1,1 min.
| ISOTOPE | Neutrons | Abondance naturelle | Demi-vie | Mode de désintégration |
|---|---|---|---|---|
| Ds-277 | 167 | — | 3,5 ms | α, SF |
| Ds-279 | 169 | — | 0,216 s | SF, α |
| Ds-280 | 170 | — | ~7 ms | SF |
| Ds-281 | 171 | — | 12 s | SF (94 %), α (6 %) |
| Ds-282 la plus longue durée de vie | 172 | — | ~1,1 min | α, SF |
Les tableaux périodiques indiquent 281 pour le darmstadtium : c’est le nombre de masse d’un isotope à longue durée de vie, pas une moyenne. La masse moins le numéro atomique donne donc 171, le nombre de neutrons de Ds-281.
Modes de désintégration
~ signale une demi-vie dont l’incertitude publiée dépasse la valeur elle-même.
Données : IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, évaluations des états fondamentaux, consultées le 10 octobre 2026. L’abondance est la part des atomes dans l’élément naturel ; un tiret signifie que l’isotope n’a pas d’abondance naturelle de référence.
Taille, à l’échelle
Rayon de 247 pm — soit 0,247 nm ; il en faudrait donc environ 2,02 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Aucune des deux transitions du darmstadtium n’a été mesurée — trop peu d’atomes ont jamais existé simultanément.
Où il se trouve
Dans le tableau, le darmstadtium occupe la période 7, groupe 10. Tous les éléments du groupe 10 possèdent le même nombre d’électrons externes, ce qui explique qu’ils se comportent de manière si similaire.
Autres métaux de transition
Tous les métaux de transitionL’histoire
Créé à Darmstadt en 1994 en fusionnant des noyaux de nickel et de plomb.
Le darmstadtium a été synthétisé pour la première fois en 1994 par une équipe de recherche internationale dirigée par Sigurd Hofmann au GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research de Darmstadt, en Allemagne, au moyen de son accélérateur linéaire avancé d’ions lourds (UNILAC) et de systèmes de détection sophistiqués. La découverte a consisté à bombarder des cibles de plomb-208 avec des ions de nickel-62 accélérés à des énergies extrêmement élevées, créant avec succès du darmstadtium-269 par fusion nucléaire et détectant sa chaîne caractéristique de désintégration alpha sur plusieurs secondes. L’équipe allemande a utilisé les équipements de détection les plus avancés disponibles à l’époque, notamment des détecteurs sensibles à la position et des systèmes sophistiqués d’analyse des données, afin d’identifier les atomes de darmstadtium grâce à leurs signatures uniques de désintégration radioactive et à leurs mesures d’énergie. L’élément a d’abord reçu le nom systématique « ununilium » (signifiant « un-un-zéro » en latin), conformément aux conventions de l’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) pour nommer provisoirement les éléments superlourds nouvellement découverts. L’équipe de recherche a proposé le nom « darmstadtium » en hommage à la ville de Darmstadt, où se trouve l’installation de recherche du GSI, suivant la tradition scientifique consistant à nommer les éléments d’après des lieux importants pour leur découverte. Cette découverte a représenté une réussite remarquable en physique nucléaire, exigeant une grande précision dans le fonctionnement de l’accélérateur, la préparation de la cible et la méthodologie de détection pour créer et identifier des atomes qui n’existent que quelques secondes. La synthèse réussie a nécessité des années de développement technologique dans la physique des accélérateurs d’ions lourds, la détection de particules ultrasensible et les techniques sophistiquées d’analyse des données permettant d’identifier des événements nucléaires rares. L’IUPAC a officiellement approuvé le nom « darmstadtium » et le symbole « Ds » en 2003, après un examen international approfondi des preuves expérimentales et la confirmation de la validité de la découverte. Cette réussite a démontré les progrès continus de la recherche sur les éléments superlourds et fourni des données expérimentales essentielles pour tester les prédictions théoriques sur la stabilité nucléaire aux limites de la masse atomique. Cette découverte a ouvert de nouvelles possibilités pour synthétiser des éléments encore plus lourds et contribué de manière importante à la compréhension des limites fondamentales de la structure et de la stabilité nucléaires. La collaboration internationale nécessaire à cette réussite a illustré la nature mondiale de la recherche moderne en physique nucléaire et l’importance du partage des connaissances et des ressources scientifiques. Le succès de la synthèse du darmstadtium a établi le GSI comme un chef de file mondial de la recherche sur les éléments superlourds et ouvert la voie à de futures découvertes dans ce domaine exigeant de la science nucléaire.
Applications
Le darmstadtium, élément synthétique superlourd à durée de vie extrêmement courte, avec une demi-vie mesurée en secondes, n’a aucune application pratique au-delà de la recherche en physique nucléaire fondamentale et des études théoriques sur les limites de la structure atomique. L’élément sert exclusivement à approfondir la compréhension scientifique des noyaux superlourds et à fournir des données expérimentales permettant de tester les prédictions théoriques sur la stabilité nucléaire et l’îlot de stabilité proposé. Les recherches sur le darmstadtium contribuent à valider les modèles des couches nucléaires et à étudier la manière dont les protons et les neutrons s’organisent dans les noyaux atomiques très lourds, près des limites de la stabilité nucléaire. L’élément est utilisé comme terrain d’essai pour des modèles théoriques sophistiqués qui tentent de prédire les propriétés chimiques et physiques des éléments superlourds au moyen de calculs avancés de mécanique quantique. Les recherches sur le darmstadtium aident les scientifiques à comprendre comment les effets relativistes influencent le comportement atomique et les propriétés chimiques lorsque les éléments deviennent de plus en plus lourds et que les électrons se déplacent à des fractions importantes de la vitesse de la lumière. Les techniques expérimentales mises au point pour créer et détecter le darmstadtium ont fait progresser l’instrumentation de la physique nucléaire et contribué à améliorer la technologie des accélérateurs de particules et les systèmes de détection. Les études du darmstadtium fournissent des données importantes pour comprendre les processus de nucléosynthèse stellaire et la formation des éléments les plus lourds de l’Univers dans des environnements astrophysiques de haute énergie, comme les fusions d’étoiles à neutrons. Les recherches sur l’élément contribuent à former des physiciens nucléaires et à développer de nouvelles méthodes expérimentales pour étudier les phénomènes nucléaires rares aux frontières des capacités scientifiques actuelles. Bien que le darmstadtium lui-même n’ait aucune application pratique, la recherche fondamentale qu’il rend possible améliore notre compréhension des processus nucléaires qui sous-tendent des technologies importantes en médecine nucléaire, en production d’énergie nucléaire et en science des matériaux. Les efforts de collaboration internationale nécessaires aux recherches sur le darmstadtium favorisent la coopération scientifique et le partage des connaissances au sein de la communauté mondiale de la recherche en physique nucléaire. De futures découvertes d’isotopes du darmstadtium à durée de vie plus longue pourraient révéler des propriétés uniques susceptibles d’avoir des applications dans des domaines scientifiques ou technologiques avancés. L’élément représente la quête continue de l’humanité pour comprendre les constituants fondamentaux de la matière et repousser les limites de ce qui est scientifiquement possible.
Le darmstadtium n’a absolument aucune application dans la vie quotidienne, l’industrie ou les technologies pratiques en raison des demi-vies extrêmement courtes de ses isotopes (environ 12 secondes pour le darmstadtium-281) et du fait que seuls quelques atomes peuvent être produits dans des installations de recherche spécialisées réparties dans le monde. L’élément est utilisé exclusivement dans la recherche avancée en physique nucléaire, menée dans de grands laboratoires internationaux équipés d’accélérateurs d’ions lourds et des appareils de détection les plus sophistiqués disponibles. Les instituts de recherche étudient le darmstadtium afin d’explorer des questions fondamentales sur les limites théoriques de la structure atomique et le nombre maximal de protons pouvant être contenu dans un noyau atomique stable. Les physiciens nucléaires utilisent le darmstadtium comme référence pour tester et valider les modèles théoriques qui prédisent le comportement et les propriétés des éléments superlourds aux limites du tableau périodique. L’élément sert de terrain d’essai expérimental pour les méthodes de chimie computationnelle qui tentent de prédire les propriétés chimiques au moyen de calculs relativistes de mécanique quantique plutôt que par une mesure expérimentale directe. Les programmes d’enseignement en physique nucléaire utilisent le darmstadtium comme exemple majeur de recherche avancée sur la nature fondamentale de la matière et sur la quête scientifique continue visant à comprendre la structure atomique à ses limites. Les bases de données scientifiques et les ouvrages de référence conservent des dossiers complets sur les propriétés du darmstadtium afin d’assurer la documentation exhaustive de tous les éléments chimiques connus, y compris ceux qui n’existent que brièvement dans des conditions de laboratoire. Les collaborations scientifiques internationales étudient le darmstadtium pour faire progresser la compréhension mondiale de la physique des éléments superlourds et favoriser le partage des connaissances dans la recherche nucléaire aux frontières de la science. L’étude de l’élément contribue de manière importante au développement de nouvelles techniques expérimentales et de nouveaux instruments pour détecter et analyser des événements nucléaires extrêmement rares et des espèces nucléaires à courte durée de vie. Bien que le darmstadtium ne puisse être utilisé dans aucune application pratique, les recherches sur ses propriétés font progresser la science fondamentale qui sous-tend les technologies nucléaires utilisées en imagerie médicale, dans le traitement du cancer, dans la production d’énergie nucléaire et dans la recherche sur les matériaux. Les méthodes sophistiquées mises au point pour les recherches sur le darmstadtium contribuent à d’importantes améliorations de l’instrumentation de la physique des particules, des techniques d’analyse nucléaire et de la technologie des accélérateurs. L’élément illustre un sommet des capacités de synthèse artificielle d’éléments et représente une réalisation majeure dans la création de nouvelles formes de matière grâce à la recherche avancée en physique nucléaire.
D’où il vient
0 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 0 % des éléments
Le darmstadtium n’a jamais été observé dans la nature et n’a été produit artificiellement que par des réactions de fusion nucléaire utilisant les installations d’accélérateurs de particules les plus avancées disponibles sur Terre. L’élément est synthétisé en bombardant des noyaux cibles lourds avec des noyaux projectiles plus légers accélérés à des énergies extrêmement élevées, généralement au moyen de projectiles de nickel-62 et de cibles de plomb-208 afin de créer du darmstadtium-269 par des processus de fusion nucléaire. Sa production nécessite les accélérateurs d’ions lourds les plus sophistiqués, capables d’accélérer les ions à des énergies précises tout en maintenant une grande exactitude dans la focalisation du faisceau, le positionnement de la cible et les systèmes de synchronisation. Même avec la technologie d’accélérateur la plus avancée disponible, seuls un ou deux atomes de darmstadtium peuvent être produits par jour, et ces atomes se désintègrent dans les secondes qui suivent leur création par des processus radioactifs. Le darmstadtium-281, l’un des isotopes connus à la plus longue durée de vie, possède une demi-vie d’environ 12 secondes, tandis que la plupart des autres isotopes se désintègrent plus rapidement, certains en quelques millisecondes après leur formation. La production de l’élément est limitée à peut-être trois ou quatre installations de recherche spécialisées dans le monde, notamment le GSI en Allemagne, le RIKEN au Japon et des institutions similaires disposant des capacités nécessaires à la synthèse d’éléments superlourds. Le darmstadtium n’a aucune présence géologique ni environnementale ; la question de savoir si le processus r des fusions d’étoiles à neutrons en produit brièvement reste ouverte. Toutes les recherches sur le darmstadtium doivent être menées sur des atomes individuels ou de très petites quantités d’atomes détectés grâce aux signatures caractéristiques de leur désintégration radioactive, ce qui exige les équipements de détection les plus sensibles disponibles pour la science. La quantité totale de darmstadtium jamais créée par l’humanité serait bien trop faible pour être détectée par une quelconque technique de mesure conventionnelle, et représenterait peut-être quelques dizaines d’atomes produits au cours de plusieurs décennies d’efforts de recherche intensifs. Les concentrations environnementales de darmstadtium sont effectivement nulles partout, car l’élément ne peut pas persister dans la nature en raison de sa désintégration radioactive rapide. L’élément n’existe que momentanément dans l’environnement hautement contrôlé des laboratoires de physique nucléaire avant de se désintégrer en éléments plus légers dans les secondes qui suivent sa création. Il est peu probable que les capacités de production futures augmentent de manière significative, même avec les progrès technologiques, ce qui garantira que le darmstadtium restera l’une des substances les plus rares et les plus éphémères pouvant être créées par l’activité scientifique humaine.
Manipulation
Le darmstadtium est radioactif. Il ne possède aucun isotope stable : chaque noyau se désintègre. Sa manipulation exige un blindage et des autorisations appropriés.
Le darmstadtium est radioactif, mais il n’est produit que quelques atomes à la fois dans des accélérateurs d’ions lourds. Ses isotopes se désintègrent par émission alpha et fission spontanée ; le darmstadtium-281, par exemple, a une demi-vie d’environ 12 secondes. Aucune quantité pesable de darmstadtium n’a jamais existé ; les atomes eux-mêmes ne peuvent donc délivrer à personne une dose de rayonnement significative. Les recherches sur le darmstadtium comportent les dangers radiologiques propres aux laboratoires d’accélérateurs d’ions lourds, et ces dangers viennent de l’expérience, pas de l’élément : le faisceau de l’accélérateur, les cibles radioactives et les équipements activés, ainsi que les déchets qu’ils produisent, gérés comme déchets radioactifs selon les règles nationales de radioprotection. Le personnel applique les règles habituelles de radioprotection professionnelle : limites annuelles de dose, suivi dosimétrique individuel et maintien des doses au niveau le plus bas raisonnablement possible (ALARA). Les travailleurs de moins de 18 ans sont soumis à des limites de dose bien plus basses que les adultes : un dixième des limites applicables aux adultes selon les règles de la Commission de réglementation nucléaire des États-Unis (10 CFR 20.1207), et 1 mSv par an dans les laboratoires du Département de l’Énergie des États-Unis (10 CFR 835.207). Une travailleuse qui déclare sa grossesse est limitée à 5 mSv pour le fœtus sur l’ensemble de la grossesse (10 CFR 20.1208 et 835.206).
Pour aller plus loin
Réponses rapides
Le darmstadtium (symbole Ds) est l’élément 110 du tableau périodique, un métal de transition de la période 7, groupe 10. Créé à Darmstadt en 1994 en fusionnant des noyaux de nickel et de plomb. À température ambiante, c’est un solide et il est radioactif.
[Rn] 5f¹⁴ 6d⁸ 7s² ; elle comporte 7 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 32, 32, 16, 2.Le darmstadtium n’a aucun isotope stable ; il n’a donc pas de masse atomique standard. La valeur indiquée, 281, est le nombre de masse de Ds-281, l’isotope que retiennent généralement les tableaux périodiques ; celui qui a la plus longue durée de vie selon les données de l’AIEA est Ds-282.
Le darmstadtium ne possède aucun isotope stable. Son isotope connu de plus longue durée de vie, Ds-282, a 172 neutrons (nombre de masse 282 moins numéro atomique 110) et une demi-vie de ~1,1 min. Les tableaux périodiques indiquent 281 pour le darmstadtium, le nombre de masse d’un isotope à longue durée de vie : la masse moins le numéro atomique donne donc 171, le nombre de neutrons de Ds-281.
On prévoit pour le darmstadtium une masse volumique d’environ 34,8 g/cm³, bien qu’aucun échantillon assez grand pour être pesé n’ait jamais été produit. À titre de comparaison, l’eau a une masse volumique de 1,0 g/cm³.
La découverte du darmstadtium remonte à 1994 ; on la doit à GSI Darmstadt. Origine du nom : Darmstadt, Allemagne.
Le darmstadtium n’existe pas naturellement sur Terre en quantité significative — il est produit dans un réacteur ou un accélérateur.
Oui. Le darmstadtium ne possède aucun isotope stable — chacun de ses noyaux se désintègre. Il n’existe pas dans la nature en quantités utilisables et doit être synthétisé.