stringtranslate.com

Изотопы тантала

Природный тантал ( 73 Та) состоит из двух стабильных изотопов : Та 181 (99,988%) и180 м
Та
(0,012%).

Также известны 35 искусственных радиоизотопов , самые долгоживущие из которых — 179 Та с периодом полураспада 1,82 года, 182 Та с периодом полураспада 114,43 дня, 183 Та с периодом полураспада 5,1 дня и 177 Та с периодом полураспада 56,56 часов. У всех остальных изотопов период полураспада составляет менее суток, у большинства — менее часа. Существует также множество изомеров, наиболее стабильным из которых (кроме 180m Ta) является 178m1 Ta с периодом полураспада 2,36 часа. Все изотопы и ядерные изомеры тантала либо радиоактивны, либо стабильны по наблюдениям . Это означает, что по прогнозам они будут радиоактивными, но фактического распада не наблюдалось.

Тантал был предложен в качестве « осолящего » материала для ядерного оружия ( кобальт — еще один, более известный осолящий материал). Оболочка из 181 Та, облученная интенсивным потоком нейтронов высокой энергии от взрыва термоядерного оружия, превратилась бы в радиоактивный изотоп.182
Та
с периодом полураспада 114,43 дня и производят примерно 1,12  МэВ гамма -излучения , значительно увеличивая радиоактивность осадков оружия на несколько месяцев. Неизвестно, было ли когда-либо создано, испытано или использовано такое оружие. [4] В то время как коэффициент преобразования поглощенной дозы (измеренной в греях ) в эффективную дозу (измеренную в зивертах ) для гамма-лучей равен 1, тогда как для альфа-излучения он равен 50 (т. е. доза гамма-излучения в 1 грей эквивалентна 1 зиверту, тогда как альфа-доза в 1 Грей эквивалентна 50 зивертам), гамма-лучи только ослабляются защитой, но не останавливаются. Таким образом, альфа-частицы требуют включения, чтобы оказать эффект, в то время как гамма-лучи могут оказывать эффект просто за счет близости. С военной точки зрения, это позволяет гамма-оружию блокировать территорию для любой стороны, пока доза достаточно высока, тогда как радиоактивному загрязнению альфа-излучателями, которые не выделяют значительное количество гамма-лучей, можно противодействовать, гарантируя, что материал не будет включено.

Список изотопов

  1. ^ m Ta – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
  4. ^ abc # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).
  5. ^ Способы распада:
  6. ^ Дочерний жирный курсив — дочерний продукт почти стабилен.
  7. ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
  8. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
  9. ^ Единственный известный наблюдательно стабильный ядерный изомер, который, как полагают, распадается в результате изомерного перехода до 180 Ta, β - распада до 180 W или захвата электрона до 180 Hf с периодом полураспада более 2,9 × 10 17 лет; [8] также предположили, что он подвергается α-распаду до 176 Lu.
  10. ^ Одно из немногих (по наблюдениям) стабильных нечетно-нечетных ядер.
  11. ^ Предполагается, что он претерпевает α-распад до 177 Lu.

Тантал-180м

Нуклид180 м
Та
( m обозначает метастабильное состояние) имеет достаточную энергию для распада тремя способами: изомерный переход в основное состояние180
Та
, бета-распад до180
Вт
, и захват электрона180
хф
. Однако никакой радиоактивности ни в одном из режимов распада этого ядерного изомера никогда не наблюдалось. По данным экспериментальных наблюдений , по состоянию на 2023 год период полураспада 180 м Та составит не менее2,9 × 10 17 (290 квадриллионов) лет. [8] [9] [10] Очень медленный распад180 м
Та
объясняется его высоким спином (9 единиц) и низким спином нижележащих состояний. Гамма- или бета-распад потребует удаления многих единиц углового момента за один шаг, так что процесс будет очень медленным. [11]

Очень необычная природа 180m Ta заключается в том, что основное состояние этого изотопа менее стабильно, чем изомер. Это явление проявляется в висмуте-210m ( 210m Bi) и америции-242m ( 242m Am), а также в других нуклидах.180
Та
имеет период полураспада всего 8 часов.180 м
Та
является единственным встречающимся в природе ядерным изомером (исключая радиогенные и космогенные короткоживущие нуклиды). Это также самый редкий первичный нуклид во Вселенной, наблюдаемый для любого элемента, имеющего какие-либо стабильные изотопы. Ожидается , что в звездной среде s-процесса с тепловой энергией k B T = 26 кэВ (т. е. с температурой 300 миллионов Кельвинов) ядерные изомеры будут полностью термализованы, а это означает, что 180 Ta быстро переходит между спиновыми состояниями и его общим состоянием. период полувыведения прогнозируется на уровне 11 часов. [12]

Это один из пяти стабильных нуклидов , имеющих как нечетное число протонов, так и нечетное количество нейтронов, остальные четыре стабильных нечетно-нечетных нуклида — это 2 H , 6 Li , 10 B и 14 N . [13]

Рекомендации

  1. ^ 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: тантал». ЦИАВ . 2005.
  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 веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . doi : 10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ ДТ Победа; М. Аль Масум (2003). «Оружие массового поражения» (PDF) . Технологический журнал Успенского университета . 6 (4): 199–219.
  5. ^ Пейдж, РД; Бьянко, Л.; Дарби, И.Г.; Ууситало, Дж.; Джосс, DT; Гран, Т.; Герцберг, Р.-Д.; Пакаринен, Дж.; Томсон, Дж.; Экхаудт, С.; Гринлис, штат Пенсильвания; Джонс, премьер-министр; Жюлин, Р.; Юутинен, С.; Кетелхут, С.; Лейно, М.; Леппянен, А.-П.; Найман, М.; Ракила, П.; Сарен, Дж.; Шоли, К.; Стир, А.; Хорнильос, МБ Гомес; Аль-Халили, Дж.С.; Кэннон, Эй Джей; Стивенсон, PD; Эртюрк, С.; Галл, Б.; Хадиния, Б.; Венхарт, М.; Симпсон, Дж. (26 июня 2007 г.). «α-распад Re 159 и испускание протонов из Ta 155». Физический обзор C . 75 (6): 061302. Бибкод : 2007PhRvC..75f1302P. doi : 10.1103/PhysRevC.75.061302. ISSN  0556-2813.
  6. ^ Ууситало, Дж.; Дэвидс, Китай; Вудс, ПиДжей; Севериняк, Д.; Сонцогни, А.А.; Батчелдер, Дж. К.; Бингхэм, ЧР; Давинсон, Т.; деБоер, Дж.; Хендерсон, диджей; Майер, HJ; Ресслер, Джей-Джей; Слингер, Р.; Уолтерс, ВБ (1 июня 1999 г.). «Выброс протона из замкнутой нейтронной оболочки ядра 155 Та». Физический обзор C . 59 (6): 2975–2978 рандов. Бибкод : 1999PhRvC..59.2975U. doi : 10.1103/PhysRevC.59.R2975. ISSN  0556-2813 . Проверено 12 июня 2023 г.
  7. ^ Дарби, И.Г.; Пейдж, РД; Джосс, DT; Бьянко, Л.; Гран, Т.; Джадсон, Д.С.; Симпсон, Дж.; Экхаудт, С.; Гринлис, штат Пенсильвания; Джонс, премьер-министр; Жюлин, Р.; Юутинен, С.; Кетелхут, С.; Лейно, М.; Леппянен, А.-П.; Найман, М.; Ракила, П.; Сарен, Дж.; Шоли, К.; Стир, АН; Ууситало, Дж.; Венхарт, М.; Эртюрк, С.; Галл, Б.; Хадиния, Б. (20 июня 2011 г.). «Прецизионные измерения эмиссии протонов из основных состояний Ta 156 и Re 160». Физический обзор C . 83 (6): 064320. Бибкод : 2011PhRvC..83f4320D. doi : 10.1103/PhysRevC.83.064320. ISSN  0556-2813 . Проверено 21 июня 2023 г.
  8. ^ аб Арнквист, IJ; Авиньон III, FT; Барабаш А.С.; Бартон, CJ; Бхимани, К.Х.; Блэлок, Э.; Бос, Б.; Буш, М.; Буук, М.; Колдуэлл, Т.С.; Кристоферсон, CD; Чу, П.-Х.; Кларк, ML; Куэста, К.; Детвайлер, Дж.А.; Ефременко Ю.; Эджири, Х.; Эллиотт, СР; Джованетти, ГК; Гетт, Дж.; Грин, член парламента; Грушко Ю.; Гуинн, И.С.; Джузеппе, ВЕ; Хауфе, ЧР; Хеннинг, Р.; Агилар, Д. Эрвас; Хоппе, EW; Гостиюк, А.; Ким, И.; Кузес, RT; Ланнен В., TE; Ли, А.; Лопес-Кастаньо, JM; Массарчик, Р.; Мейер, С.Дж.; Мейер, В.; Оли, ТК; Паудель, Л.С.; Петтус, В.; Пун, AWP; Рэдфорд, округ Колумбия; Рейн, Алабама; Рилаге, К.; Руайер, А.; Руоф, Северо-Запад; Шапер, округ Колумбия; Шляйх, С.Дж.; Смит-Ганди, штат Техас; Тедески, Д.; Томпсон, доктор медицинских наук; Варнер, РЛ; Васильев С.; Уоткинс, СЛ; Вилкерсон, Дж. Ф.; Уайзман, К.; Сюй, В.; Ю, Ч.-Х. (13 октября 2023 г.). «Ограничения на распад 180 м Та». Физ. Преподобный Летт . 131 (15): 152501. arXiv : 2306.01965 . doi : 10.1103/PhysRevLett.131.152501.
  9. ^ Коновер, Эмили (03 октября 2016 г.). «Редчайшее ядро, не желающее распадаться» . Проверено 5 октября 2016 г.
  10. ^ Ленерт, Бьёрн; Хульт, Микаэль; Люттер, Гийом; Зубер, Кай (2017). «Поиски распада редчайшего в природе изотопа 180m Ta». Физический обзор C . 95 (4): 044306. arXiv : 1609.03725 . Бибкод : 2017PhRvC..95d4306L. doi : 10.1103/PhysRevC.95.044306. S2CID  118497863.
  11. ^ Квантовая механика для инженеров Леон ван Доммелен, Университет штата Флорида
  12. ^ П. Мор, Ф. Кеппелер и Р. Галлино (2007). «Выживание редчайшего в природе изотопа 180Ta в звездных условиях». Физ. Преподобный С. 75 : 012802. arXiv : astro-ph/0612427 . doi : 10.1103/PhysRevC.75.012802. S2CID  44724195.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Разное (2002). Лиде, Дэвид Р. (ред.). Справочник по химии и физике (88-е изд.). КПР. ISBN 978-0-8493-0486-6. OCLC  179976746. Архивировано из оригинала 24 июля 2017 года . Проверено 23 мая 2008 г.