stringtranslate.com

Изотопы кальция

Кальций ( 20Ca ) имеет 26 известных изотопов, от 35Ca до 60Ca . Существует пять стабильных изотопов ( 40Ca , 42Ca , 43Ca , 44Ca и 46Ca ), а также один изотоп ( 48Ca ) с таким длительным периодом полураспада , что он является стабильным для всех практических целей. Самый распространенный изотоп, 40Ca , а также редкий 46Ca , теоретически нестабильны по энергетическим причинам, но их распад не наблюдался. У кальция также есть космогенный изотоп , 41Ca , с периодом полураспада 99 400 лет. В отличие от космогенных изотопов , которые производятся в воздухе , 41Ca производится путем нейтронной активации 40Ca . Большая часть его производства находится в верхнем метровом слое почвенной колонны, где космогенный поток нейтронов все еще достаточно силен . 41 Ca привлек большое внимание в исследованиях звезд, поскольку он распадается до 41 K, критического индикатора аномалий солнечной системы. Наиболее стабильными искусственными изотопами являются 45 Ca с периодом полураспада 163 дня и 47 Ca с периодом полураспада 4,5 дня. Все остальные изотопы кальция имеют периоды полураспада в несколько минут или меньше. [4]

40Ca составляет около 97% природного кальция. 40Ca , как и 40Ar , является продуктом распада 40K . Хотя датирование по K–Ar широко использовалось в геологических науках, распространенность 40Ca в природе препятствовала его использованию в датировании. Для датирования по K–Ca использовались методы с использованием масс-спектрометрии и двойного изотопного разбавления .

Список изотопов

  1. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  2. ^ Жирным шрифтом выделен период полураспада  – почти стабильный, период полураспада дольше возраста Вселенной .
  3. ^ Способы распада:
  4. ^ Жирный символ как дочерний – Дочерний продукт стабилен.
  5. ^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.
  6. ^ # – Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из тенденций соседних нуклидов (TNN).
  7. ^ Самый тяжелый наблюдаемо стабильный нуклид с равным числом протонов и нейтронов.
  8. ^ Предполагается, что он подвергается двойному захвату электронов до 40 Ar с периодом полураспада не менее 9,9×10 21 лет.
  9. ^ Космогенный нуклид
  10. ^ Считается, что он претерпевает β − β − ​​распад до 46 Ti
  11. ^ Первичный радионуклид
  12. ^ Считается, что он способен подвергаться тройному бета-распаду с очень длительным частичным периодом полураспада.
  13. ^ Самый легкий из известных нуклидов, претерпевающий двойной бета-распад.
  14. ^ Теоретически 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 богатое нейтронами для легкого первичного ядра. Он распадается посредством двойного бета-распада с чрезвычайно долгим 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 энергичен (4,27  МэВ ), чем любой другой двойной бета-распад. [8] Его также можно использовать в качестве предшественника для богатых нейтронами и сверхтяжелых ядер. [9] [10]

Кальций-60

Кальций-60 является самым тяжелым известным изотопом по состоянию на 2020 год . [1] Впервые обнаруженный в 2018 году в Райкене вместе с 59 Ca и семью изотопами других элементов, [11] его существование предполагает, что существуют дополнительные четные изотопы кальция N по крайней мере до 70 Ca, в то время как 59 Ca, вероятно, является последним связанным изотопом с нечетным N. [12] Более ранние прогнозы предполагали, что нейтронная граница перехода будет находиться на уровне 60 Ca, с 59 Ca несвязанным. [ 11]

В области, богатой нейтронами, N = 40 становится магическим числом , поэтому 60 Ca на раннем этапе рассматривался как возможное дважды магическое ядро, 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 вокруг 64 Cr. [14] [15]

Ссылки

  1. ^ abcdef Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "Оценка ядерных свойств NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ "Стандартные атомные веса: Кальций". CIAAW . 1983.
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). "Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). "Оценка ядерных свойств с помощью NUBASE2016" (PDF) . Chinese Physics C. 41 ( 3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A. doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  5. ^ Ван, Мэн; Хуан, ВДж; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки*». Chinese Physics C. 45 ( 3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  6. ^ Aunola, M.; Suhonen, J.; Siiskonen, T. (1999). "Исследование на основе оболочечной модели строго запрещенного бета-распада 48 Ca → 48 Sc". EPL . 46 (5): 577. Bibcode :1999EL.....46..577A. doi :10.1209/epl/i1999-00301-2. S2CID  250836275.
  7. ^ Арнольд, Р. и др. ( Сотрудничество NEMO-3 ) (2016). «Измерение периода полураспада двойного бета-распада и поиск безнейтринного двойного бета-распада 48 Ca с помощью детектора NEMO-3». Physical Review D. 93 ( 11): 112008. arXiv : 1604.01710 . Bibcode : 2016PhRvD..93k2008A. doi : 10.1103/PhysRevD.93.112008.
  8. ^ Балыш, А.; и др. (1996). «Двойной бета-распад 48 Ca». Physical Review Letters . 77 (26): 5186–5189. arXiv : nucl-ex/9608001 . Bibcode : 1996PhRvL..77.5186B. doi : 10.1103/PhysRevLett.77.5186. PMID  10062737.
  9. ^ Нотани, М.; и др. (2002). «Новые нейтронно-богатые изотопы, 34 Ne, 37 Na и 43 Si, полученные фрагментацией пучка 48 Ca с энергией 64A МэВ». Physics Letters B . 542 (1–2): 49–54. Bibcode :2002PhLB..542...49N. doi :10.1016/S0370-2693(02)02337-7.
  10. ^ Оганесян, Ю. Ц. и др. (октябрь 2006 г.). "Синтез изотопов элементов 118 и 116 в реакциях слияния 249Cf и 245Cm + 48Ca". Physical Review C. 74 ( 4): 044602. Bibcode :2006PhRvC..74d4602O. doi : 10.1103/PhysRevC.74.044602 .
  11. ^ ab Тарасов, О. Б.; Ан, Д. С.; Базин, Д.; и др. (11 июля 2018 г.). «Открытие 60Ca и его значение для стабильности 70Ca». Physical Review Letters . 121 (2). doi : 10.1103/PhysRevLett.121.022501 .
  12. ^ Neufcourt, Léo; Cao, Yuchen; Nazarewicz, Witold; et al. (14 февраля 2019 г.). «Нейтронная капельная линия в регионе Ca из байесовской модели усреднения». Physical Review Letters . 122 (6). arXiv : 1901.07632 . doi : 10.1103/PhysRevLett.122.062502.
  13. ^ Gade, A.; Janssens, R. V. F.; Weisshaar, D.; et al. (21 марта 2014 г.). "Структура ядра в направлении N  = 40 60 Ca: спектроскопия γ-излучения в пучке 58, 60 Ti". Physical Review Letters . 112 (11). arXiv : 1402.5944 . doi :10.1103/PhysRevLett.112.112503.
  14. ^ ab Cortés, ML; Rodriguez, W.; Doornenbal, P.; et al. (январь 2020 г.). «Эволюция оболочки изотонов N = 40 в направлении 60Ca: первая спектроскопия 62Ti». Physics Letters B . 800 : 135071. arXiv : 1912.07887 . doi : 10.1016/j.physletb.2019.135071 .
  15. ^ Чен, С.; Браун, Ф.; Доорненбал, П.; и др. (август 2023 г.). «Структуры уровней 56, 58Ca ставят под сомнение двойную магию 60Ca». Physics Letters B . 843 : 138025. arXiv : 2307.07077 . doi : 10.1016/j.physletb.2023.138025 .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки