stringtranslate.com

Изотопы кальция

Кальций ( 20 Ca) имеет 26 известных изотопов в диапазоне от 35 Ca до 60 Ca. Существует пять стабильных изотопов ( 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca и 46 Ca), а также один изотоп ( 48 Ca ) с таким длительным периодом полураспада , что он для всех практических целей стабилен. Самый распространенный изотоп 40 Ca, а также редкий изотоп 46 Ca теоретически нестабильны с энергетической точки зрения, но их распад не наблюдался. У кальция также есть космогенный изотоп 41 Ca с периодом полураспада 99 400 лет. В отличие от космогенных изотопов , которые образуются в воздухе , 41 Ca образуется в результате нейтронной активации 40 Ca. Большая часть его продукции находится в верхних метрах толщи почвы, где поток космогенных нейтронов еще достаточно силен. 41 Ca привлек большое внимание в звездных исследованиях, поскольку он распадается до температуры 41 К, критического индикатора аномалий Солнечной системы. Наиболее стабильными искусственными изотопами являются 45 Са с периодом полураспада 163 дня и 47 Са с периодом полураспада 4,5 дня. Все остальные изотопы кальция имеют период полураспада в несколько минут или меньше. [4]

40 Ca составляет около 97% природного кальция. 40 Ca, как и 40 Ar, является продуктом распада 40 K. Хотя K-Ar датирование широко используется в геологических науках, преобладание 40 Ca в природе затрудняет его использование для датирования. Для датирования возраста K-Ca использовались методы с использованием масс-спектрометрии и двойного изотопного разбавления .

Список изотопов

  1. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  2. ^ Период полураспада, выделенный жирным шрифтом  , почти стабилен, период полураспада превышает возраст Вселенной .
  3. ^ Способы распада:
  4. ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
  5. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
  6. ^ # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).
  7. ^ Самый тяжелый наблюдаемо стабильный нуклид с равным количеством протонов и нейтронов.
  8. ^ Предполагается, что он подвергается двойному захвату электронов до 40 Ar с периодом полураспада не менее 9,9 × 10 21 год.
  9. ^ Космогенный нуклид
  10. ^ Предполагается, что он подвергается β - β - распаду до 46 Ti.
  11. ^ Первичный радионуклид
  12. ^ Считается, что он способен подвергаться тройному бета-распаду с очень длительным частичным периодом полураспада.
  13. ^ Самый легкий нуклид, который, как известно, подвергается двойному бета-распаду.
  14. ^ Предполагается, что он также подвергается β - распаду до 48 Sc с частичным периодом полураспада, превышающим 1,1.+0,8
    −0,6    ×10 21 год [6]

Кальций-48

Около 2 г кальция-48

Кальций-48 — дважды магическое ядро ​​с 28 нейтронами; необычно богат нейтронами для легкого первичного ядра. Он распадается посредством двойного бета-распада с чрезвычайно длительным периодом полураспада около 6,4×10 19  лет, хотя теоретически возможен и одиночный бета-распад. [7] Этот распад можно проанализировать с помощью модели ядерной оболочки sd , и он более энергичный (4,27  МэВ ), чем любой другой двойной бета-распад. [8] Его также можно использовать в качестве предшественника нейтронно-богатых и сверхтяжелых ядер. [9] [10]

Кальций-60

Кальций-60 — самый тяжелый из известных изотопов по состоянию на 2020 год . [1] Впервые наблюдался в 2018 году в Рикене вместе с 59 Ca и семью изотопами других элементов, [11] его существование предполагает, что существуют дополнительные изотопы кальция с четным N , по крайней мере, до 70 Ca, в то время как 59 Ca, вероятно, является последним связанным изотоп с нечетным N. [12] Более ранние прогнозы предполагали, что нейтронная капельная линия возникнет при 60 Ca, при этом 59 Ca будет несвязанным. [11]

В богатой нейтронами области N = 40 становится магическим числом , поэтому 60 Ca на ранних этапах считалось, возможно, дважды магическим ядром, как это наблюдается для изотона 68 Ni . [13] [14] Однако последующие спектроскопические измерения близлежащих нуклидов 56 Ca, 58 Ca и 62 Ti вместо этого предсказывают, что он должен лежать на острове инверсии, который, как известно, существует около 64 Cr. [14] [15]

Рекомендации

  1. ^ abcdef Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ «Стандартные атомные массы: кальций». ЦИАВ . 1983.
  3. ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные массы элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . doi : 10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Бибкод : 2017ChPhC..41c0001A. дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  5. ^ Ван, Мэн; Хуанг, WJ; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки *». Китайская физика C . 45 (3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  6. ^ Онола, М.; Сухонен, Дж.; Сиисконен, Т. (1999). «Оболочечное исследование сильно запрещенного бета-распада 48 Ca → 48 Sc». ЭПЛ . 46 (5): 577. Бибкод : 1999EL.....46..577A. doi : 10.1209/epl/i1999-00301-2. S2CID  250836275.
  7. ^ Арнольд, Р.; и другие. ( Коллаборация НЕМО-3 ) (2016). «Измерение периода полураспада двойного бета-распада и поиск безнейтринного двойного бета-распада 48 Ca с помощью детектора НЕМО-3». Физический обзор D . 93 (11): 112008. arXiv : 1604.01710 . Бибкод : 2016PhRvD..93k2008A. doi :10.1103/PhysRevD.93.112008.
  8. ^ Балыш, А.; и другие. (1996). «Двойной бета-распад 48 Ca». Письма о физических отзывах . 77 (26): 5186–5189. arXiv : nucl-ex/9608001 . Бибкод : 1996PhRvL..77.5186B. doi : 10.1103/PhysRevLett.77.5186. ПМИД  10062737.
  9. ^ Нотани, М.; и другие. (2002). «Новые нейтронно-богатые изотопы, 34 Ne, 37 Na и 43 Si, полученные фрагментацией пучка 48 Ca с энергией 64A МэВ». Буквы по физике Б. 542 (1–2): 49–54. Бибкод : 2002PhLB..542...49N. дои : 10.1016/S0370-2693(02)02337-7.
  10. ^ Оганесян, Ю. Ц.; и другие. (октябрь 2006 г.). «Синтез изотопов элементов 118 и 116 в реакциях синтеза 249Cf и 245Cm + 48Ca». Физический обзор C . 74 (4): 044602. Бибкод : 2006PhRvC..74d4602O. дои : 10.1103/PhysRevC.74.044602 .
  11. ^ аб Тарасов, О.Б.; Ан, Д.С.; Базен, Д.; и другие. (11 июля 2018 г.). «Открытие 60Ca и значение стабильности 70Ca». Письма о физических отзывах . 121 (2). doi : 10.1103/PhysRevLett.121.022501 .
  12. ^ Нойкур, Лео; Цао, Юйчен; Назаревич, Витольд; и другие. (14 февраля 2019 г.). «Линия нейтронной капельницы в регионе Са на основе усреднения байесовской модели». Письма о физических отзывах . 122 (6). arXiv : 1901.07632 . doi : 10.1103/PhysRevLett.122.062502.
  13. ^ Гаде, А.; Янссенс, Р.В.Ф.; Вайсшаар, Д.; и другие. (21 марта 2014 г.). «Ядерная структура в направлении N  = 40,60 Ca : пучковая γ-спектроскопия 58, 60 Ti». Письма о физических отзывах . 112 (11). arXiv : 1402.5944 . doi : 10.1103/PhysRevLett.112.112503.
  14. ^ аб Кортес, ML; Родригес, В.; Дорненбал, П.; и другие. (январь 2020 г.). «Эволюция оболочки изотонов N = 40 в сторону 60Ca: первая спектроскопия 62Ti». Буквы по физике Б. 800 : 135071. arXiv : 1912.07887 . дои : 10.1016/j.physletb.2019.135071 .
  15. ^ Чен, С.; Браун, Ф.; Дорненбал, П.; и другие. (август 2023 г.). «Структуры уровней 56, 58Ca ставят под сомнение вдвойне магический 60Ca». Буквы по физике Б. 843 : 138025. arXiv : 2307.07077 . дои : 10.1016/j.physletb.2023.138025 .

дальнейшее чтение

Внешние ссылки