ห่วงโซ่การสลายตัว
ในวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ห่วงโซ่การสลายตัวหมายถึงลำดับการสลายตัวของกัมมันตรังสี ที่คาดการณ์ได้ ซึ่งเกิดขึ้นกับนิวเคลียสของธาตุเคมีที่ไม่เสถียรบางชนิด
ไอโซโทปรังสีมักไม่สลายตัวโดยตรงไปเป็นไอโซโทปเสถียรแต่จะสลายตัวไปเป็นไอโซโทปรังสีอื่น ไอโซโทปที่เกิดขึ้นจากการปล่อยรังสีนี้จะสลายตัวต่อไปเป็นไอโซโทปรังสีอื่น ซึ่งมักจะเป็นไอโซโทปรังสีเช่นกัน ห่วงโซ่การสลายตัวนี้จะสิ้นสุดลงที่ไอโซโทปเสถียร เสมอ ซึ่งนิวเคลียสของไอโซโทปเสถียรนี้จะไม่มีพลังงานส่วนเกินที่จำเป็นต่อการปล่อยรังสีอีกต่อไป ไอโซโทปเสถียรเหล่านี้จึงกล่าวได้ว่าได้ถึงสถานะพื้นฐานแล้ว
ขั้นตอนหรือลำดับขั้นในห่วงโซ่การสลายตัวจะถูกอ้างอิงตามความสัมพันธ์กับขั้นตอนก่อนหน้าหรือขั้นตอนถัดไป ดังนั้นไอโซโทปแม่คือไอโซโทปที่สลายตัวเพื่อสร้างไอโซโทปลูกตัวอย่างเช่น ธาตุที่ 92 ยูเรเนียมมีไอโซโทปที่มีนิวตรอน 144 ตัว ( 236U )และมันสลายตัวเป็นไอโซโทปของธาตุที่ 90 ธ อร์เรียมซึ่งมีนิวตรอน 142 ตัว ( 232Th ) ไอโซโทปลูกอาจเสถียรหรืออาจสลายตัวต่อไปเพื่อสร้างไอโซโทปลูกอีกตัว232Thทำเช่นนี้เมื่อมันสลายตัวเป็นเรเดียม-228ไอโซโทปลูกของไอโซโทปลูก เช่น228Raบางครั้งเรียกว่าไอโซโทปหลาน228Ra จะสลายตัวและ แปรสภาพต่อไปอีกแปดครั้งจนกระทั่งได้ไอโซโทปที่เสถียรคือ208Pb ซึ่ง เป็นการสิ้นสุด ห่วงโซ่การสลายตัวของ236U
ระยะเวลาที่อะตอมของไอโซโทปแม่จะสลายตัวไปเป็นไอโซโทปลูกนั้นโดยพื้นฐานแล้วคาดเดาไม่ได้และแตกต่างกันอย่างมาก สำหรับนิวเคลียสแต่ละตัวนั้นไม่ทราบสาเหตุที่แน่ชัดของ กระบวนการนี้ และดังนั้นเวลาที่เกิดกระบวนการจึงเป็นแบบสุ่มโดยสมบูรณ์การทำนายเพียงอย่างเดียวที่สามารถทำได้คือการทำนายทางสถิติ ซึ่งแสดงถึงอัตราการสลายตัวโดยเฉลี่ย อัตรานี้สามารถแสดงได้โดยการปรับเส้นโค้งของการกระจายแบบเอกซ์โปเนนเชียล ที่ลดลง ด้วยค่าคงที่การสลายตัว ( λ ) ที่เฉพาะเจาะจงสำหรับไอโซโทป นั้นๆ ด้วยความเข้าใจนี้ การสลายตัวของกัมมันตรังสีของประชากรเริ่มต้นของอะตอมที่ไม่เสถียรเมื่อเวลาผ่านไปtจะเป็นไปตามเส้นโค้งที่กำหนดโดยe − λt
คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของวัสดุกัมมันตรังสีใดๆ ก็ตาม มาจากการวิเคราะห์นี้ นั่นคือ ครึ่งชีวิตซึ่งหมายถึงเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้ครึ่งหนึ่งของอะตอมกัมมันตรังสีจำนวนหนึ่งสลายตัว และมีความสัมพันธ์ผกผันกับค่าคงที่การสลายตัวของไอโซโทปλมีการกำหนดค่าครึ่งชีวิตในห้องปฏิบัติการสำหรับนิวไคลด์กัมมันตรังสีหลายชนิด และค่าครึ่งชีวิตอาจมีตั้งแต่เกือบจะเกิดขึ้นทันที— ไฮโดรเจน-5สลายตัวในเวลาน้อยกว่าที่โฟตอนจะเคลื่อนที่จากปลายด้านหนึ่งของนิวเคลียสไปยังอีกด้านหนึ่ง—ไปจนถึงยาวนานกว่าอายุของจักรวาล ถึงสิบสี่ อันดับของขนาด : เทลลูเรียม-128มีครึ่งชีวิต 100 μm/m²2.2 × 10 24 ปี
สมการเบทแมนทำนายปริมาณสัมพัทธ์ของไอโซโทปทั้งหมดที่ประกอบเป็นห่วงโซ่การสลายตัวที่กำหนด เมื่อห่วงโซ่การสลายตัวดำเนินไปนานพอที่ผลิตภัณฑ์ลูกบางส่วนได้ไปถึงปลายห่วงโซ่ที่เสถียร (เช่น ไม่เป็นกัมมันตรังสี) ห่วงโซ่การสลายตัวที่ไปถึงสถานะนี้ ซึ่งอาจต้องใช้เวลาหลายพันล้านปี เรียกว่าอยู่ในสภาวะสมดุลตัวอย่างวัสดุกัมมันตรังสีที่อยู่ในสภาวะสมดุลจะสร้างปริมาณกัมมันตรังสีที่คงที่และลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่อไอโซโทปที่ประกอบขึ้นเป็นวัสดุนั้นเคลื่อนที่ผ่านห่วงโซ่การสลายตัว ในทางกลับกัน หากตัวอย่างวัสดุกัมมันตรังสีได้รับการเสริมไอโซโทป หมายความว่ามีไอโซโทปกัมมันตรังสีอยู่ในปริมาณที่มากกว่าที่จะมีอยู่หากห่วงโซ่การสลายตัวเป็นสาเหตุเดียวของการมีอยู่ของมัน ตัวอย่างนั้นจะเรียกว่าอยู่นอกสภาวะสมดุลผลที่ตามมาที่ไม่เป็นไปตามสัญชาตญาณของความไม่สมดุลนี้คือ ตัวอย่าง วัสดุ ที่เสริมไอโซโทปอาจมีกัมมันตรังสีเพิ่มขึ้นเป็นครั้งคราว เนื่องจากผลิตภัณฑ์ลูกที่มีกัมมันตรังสีสูงกว่าสารตั้งต้นสะสมตัวขึ้น ยูเรเนียม เสริมสมรรถนะและ ยูเรเนียม ลดสมรรถนะต่างก็เป็นตัวอย่างของปรากฏการณ์นี้
ประวัติศาสตร์
ธาตุเคมีเกิดขึ้นสองช่วง ช่วงแรกเริ่มต้นไม่นานหลังจากบิ๊กแบงในช่วงเวลา 10 วินาทีถึง 20 นาทีหลังจากการกำเนิดของจักรวาลการควบแน่นของอะตอมเบาในช่วงแรกสุดเป็นสาเหตุของการสร้างธาตุที่เบาที่สุดสี่ชนิด ส่วนใหญ่ของผลิตภัณฑ์ดั้งเดิมนี้ประกอบด้วยไอโซโทปที่เบาที่สุดสามชนิดของไฮโดรเจนได้แก่โปรเทียมดิวเทอเรียมและท ริเทียม และไอโซโทป สองชนิดจากเก้าชนิดของฮีเลียม ที่รู้จัก ได้แก่ฮีเลียม-3และฮีเลียม-4นอกจากนี้ยังอาจมีการผลิตลิเธียม-7และเบริลเลียม-7ในปริมาณเล็กน้อย ด้วย
เท่าที่ทราบ ธาตุหนักทั้งหมดเริ่มเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 100 ล้านปีต่อมา ในระยะที่สองของการสังเคราะห์นิวเคลียสซึ่งเริ่มต้นพร้อมกับการกำเนิดของ ดาวฤกษ์ ดวงแรก[ 1 ]เตาหลอมนิวเคลียร์ที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการของดาวฤกษ์มีความจำเป็นในการสร้างธาตุหนักกว่าฮีเลียมจำนวนมาก และ กระบวนการ rและsเชื่อกันว่ากระบวนการจับนิวตรอนที่เกิดขึ้นในแกนกลางของดาวฤกษ์ได้สร้างธาตุต่างๆ จนถึงเหล็กและนิกเกล (เลขอะตอม 26 และ 28) สภาวะสุดขั้วที่เกิดขึ้นในระหว่าง การระเบิด ของซูเปอร์โนวาสามารถสร้างธาตุต่างๆ ระหว่างออกซิเจนและรูบิเดียม (เช่น เลขอะตอม 8 ถึง 37) การสร้างธาตุที่หนักกว่า รวมถึงธาตุที่ไม่มีไอโซโทปเสถียร—ธาตุทั้งหมดที่มีเลขอะตอมมากกว่าตะกั่ว 82—ดูเหมือนจะอาศัยกระบวนการสังเคราะห์นิวเคลียสแบบ r-process ที่เกิดขึ้นท่ามกลางความเข้มข้นมหาศาลของนิวตรอนอิสระที่ปล่อยออกมาในระหว่างการรวมตัวของดาวนิวตรอน
ไอโซโทปส่วนใหญ่ของธาตุเคมีแต่ละชนิดที่มีอยู่ในโลกปัจจุบันนั้น เกิดขึ้นจากกระบวนการดังกล่าวไม่ช้ากว่าช่วงเวลาที่โลกของเราก่อตัวขึ้นจากจานดาวเคราะห์ก่อน กำเนิดของดวงอาทิตย์ เมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อน ข้อยกเว้นสำหรับธาตุที่เรียกว่า ธาตุ ดั้งเดิม เหล่านี้ คือ ธาตุที่เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสแม่ที่ไม่เสถียรทางกัมมันตรังสี โดยดำเนินไปตามห่วงโซ่การสลายตัวหลายสาย ซึ่งแต่ละสายจะสิ้นสุดลงด้วยการผลิตไอโซโทปเสถียร 1 ใน 251 ชนิดที่รู้จักกัน นอกเหนือจากการสังเคราะห์นิวเคลียสในอวกาศหรือดวงดาว และห่วงโซ่การสลายตัวแล้ว วิธีอื่น ๆ ในการผลิตธาตุเคมีนั้นต้องอาศัยอาวุธนิวเคลียร์เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ( ทั้งที่เกิดขึ้น เองตามธรรมชาติหรือที่มนุษย์สร้างขึ้น ) หรือ การประกอบนิวเคลียสทีละอะตอมอย่างยากลำบาก ด้วยเครื่อง เร่งอนุภาค
ไอโซโทปที่ไม่เสถียรจะสลายตัวเป็นผลิตภัณฑ์ลูก (ซึ่งบางครั้งอาจไม่เสถียรยิ่งกว่าเดิม) ในอัตราที่กำหนด และในที่สุด มักจะหลังจากกระบวนการสลายตัวหลายครั้ง ก็จะถึงไอโซโทปที่เสถียร โดยมีไอโซโทปที่เสถียร 251 ชนิดในจักรวาล ในไอโซโทปที่เสถียร ธาตุเบาโดยทั่วไปจะมีอัตราส่วนของนิวตรอนต่อโปรตอนในนิวเคลียสต่ำกว่าธาตุหนัก ธาตุเบาเช่นฮีเลียม-4มีอัตราส่วนนิวตรอนต่อโปรตอนใกล้เคียง 1:1 ธาตุหนักที่สุดเช่นยูเรเนียมมีนิวตรอนใกล้เคียง 1.5 ตัวต่อโปรตอน (เช่น 1.587 ในยูเรเนียม-238 ) ไม่มีนิวไคลด์ใดที่หนักกว่าตะกั่ว-208 ที่เสถียร ธาตุหนักเหล่านี้ต้องสูญเสียมวลเพื่อให้เกิดความเสถียร ส่วนใหญ่โดยการสลายตัวแบบอัลฟา อีกวิธีหนึ่งที่ไอโซโทปที่มีอัตราส่วนนิวตรอนต่อโปรตอน (n/p) สูงจะสลายตัวคือการสลายตัวแบบเบตาซึ่งนิวไคลด์จะเปลี่ยนเอกลักษณ์ของธาตุในขณะที่ยังคงเลขมวลเดิมและลดอัตราส่วน n/p ลง สำหรับไอโซโทปบางชนิดที่มีอัตราส่วน n/p ค่อนข้างต่ำ จะมีการสลายตัวแบบเบตาผกผันซึ่งโปรตอนจะเปลี่ยนเป็นนิวตรอน ทำให้เข้าใกล้ไอโซโทปที่เสถียรมากขึ้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปฏิกิริยาฟิชชันมักจะสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีนิวตรอนมากการปล่อยโพซิตรอนหรือการจับอิเล็กตรอนจึงเกิดขึ้นได้ยากเมื่อเทียบกับการปล่อยอิเล็กตรอน มีสายโซ่การสลายตัวแบบเบตาที่ค่อนข้างสั้นหลายสาย อย่างน้อยสองสาย (การสลายตัวแบบเบตาหนักและ การสลายตัวแบบ โพซิตรอน เบา ) สำหรับทุกน้ำหนักที่แน่นอนจนถึงประมาณ 207 และบางน้ำหนักที่มากกว่านั้น แต่สำหรับธาตุที่มีมวลสูงกว่า (ไอโซโทปที่หนักกว่าตะกั่ว) จะมีเพียงสี่เส้นทางเท่านั้นที่ครอบคลุมสายโซ่การสลายตัวทั้งหมดนี่เป็นเพราะว่ามีวิธีการสลายตัวหลักเพียงสองวิธีเท่านั้น คือการแผ่รังสีอัลฟาซึ่งลดเลขมวลลง 4 และการสลายตัวแบบเบตา ซึ่งทำให้เลขมวลไม่เปลี่ยนแปลง เส้นทางการสลายตัวทั้งสี่เรียกว่า 4n, 4n + 1, 4n + 2 และ 4n + 3 โดยเศษที่เหลือจากการหารเลขมวลอะตอมด้วยสี่จะให้ลำดับการสลายตัวของไอโซโทปนั้นๆ ยังมีวิธีการสลายตัวอื่นๆ อีก แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีโอกาสเกิดขึ้นน้อยกว่าการสลายตัวแบบอัลฟาหรือเบตา (ไม่ควรคิดว่าโซ่เหล่านี้ไม่มีกิ่งก้านสาขา: แผนภาพด้านล่างแสดงกิ่งก้านสาขาของโซ่เพียงไม่กี่กิ่ง และในความเป็นจริงมีมากกว่านั้นมาก เนื่องจากมีไอโซโทปที่เป็นไปได้มากกว่าที่แสดงในแผนภาพ) ตัวอย่างเช่น อะตอมที่สามของนิโฮเนียม-278ที่สังเคราะห์ขึ้นนั้นเกิดการสลายตัวแบบอัลฟาหกครั้งจนกลายเป็นเมนเดเลเวียม-254ตามด้วยการจับอิเล็กตรอน (รูปแบบหนึ่งของการสลายตัวแบบเบตา) ไปยังเฟอร์เมียม-254และจากนั้นเกิดการสลายตัวแบบอัลฟาครั้งที่เจ็ดไปยังแคลิฟอร์เนียม-250 [ 2 ]ซึ่งหลังจากนั้นจะตามมาด้วย 4n + โซ่ที่ 2 (อนุกรมเรเดียม) ตามที่ระบุไว้ในบทความนี้ อย่างไรก็ตาม นิวไคลด์หนักยิ่งยวดที่สังเคราะห์ขึ้นจะไม่ถึงโซ่การสลายตัวทั้งสี่ เนื่องจากนิวไคลด์จะถึง นิวไคลด์ที่ เกิดการแตกตัวโดยธรรมชาติหลังจากการสลายตัวแบบอัลฟาเพียงไม่กี่ครั้ง ซึ่งจะยุติโซ่: นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นกับอะตอมสองอะตอมแรกของนิโฮเนียม-278 ที่สังเคราะห์ขึ้น[ 3 ] [ 4 ]เช่นเดียวกับนิวไคลด์ที่หนักกว่าทั้งหมดที่ผลิตขึ้น
สามในห่วงโซ่นั้นมีไอโซโทป (หรือนิวไคลด์) ที่มีอายุยืนยาวอยู่ใกล้ส่วนบนสุด นิวไคลด์ที่มีอายุยืนยาวนี้เป็นคอขวดในกระบวนการที่ห่วงโซ่ไหลไปอย่างช้าๆ และทำให้ห่วงโซ่ด้านล่าง "มีชีวิต" และไหลต่อไปได้ นิวไคลด์ที่มีอายุยืนยาวทั้งสามได้แก่ ยูเรเนียม-238 (ครึ่งชีวิต 4.463 พันล้านปี) ยูเรเนียม-235 (ครึ่งชีวิต 704 ล้านปี) และทอเรียม-232 (ครึ่งชีวิต 14.1 พันล้านปี) ห่วงโซ่ที่สี่ไม่มีนิวไคลด์ที่เป็นคอขวดที่มีอายุยืนยาวเช่นนั้นอยู่ใกล้ส่วนบนสุด ดังนั้นห่วงโซ่นั้นจึงสลายตัวไปนานแล้วจนถึงนิวไคลด์สุดท้ายก่อนสิ้นสุด นั่นคือ บิสมัท-209 นิวไคลด์นี้เคยคิดว่าเสถียร แต่ในปี 2003 พบว่าไม่เสถียร โดยมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานมากถึง 20.1 พันล้านล้านปี[ 5 ]เป็นขั้นตอนสุดท้ายในห่วงโซ่ก่อนแทลเลียม-205 ที่เสถียร เนื่องจากคอขวดนี้มีอายุยืนยาวมาก จึงมีการผลิตผลิตภัณฑ์การสลายตัวขั้นสุดท้ายในปริมาณน้อยมาก และสำหรับวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติส่วนใหญ่ บิสมัท-209 ถือเป็นผลิตภัณฑ์การสลายตัวขั้นสุดท้าย
ในอดีต ในช่วงไม่กี่ล้านปีแรกของประวัติศาสตร์ระบบสุริยะ มีนิวไคลด์มวลมากที่ไม่เสถียรอยู่มากกว่า และโซ่ทั้งสี่ก็ยาวกว่า เนื่องจากรวมถึงนิวไคลด์ที่สลายตัวไปแล้ว ที่น่าสังเกตคือ244 Pu, 237 Np และ247 Cm มีครึ่งชีวิตมากกว่าหนึ่งล้านปี และจะเป็นคอขวดที่สูงกว่าในโซ่ 4n, 4n+1 และ 4n+3 ตามลำดับ[ 6 ] - 244 Pu และ247 Cm ได้รับการระบุว่าเคยมีอยู่ (ไม่มีนิวไคลด์ที่มีครึ่งชีวิตมากกว่าหนึ่งล้านปีเหนือ238 U ในโซ่ 4n+2) ปัจจุบันไอโซโทปที่เคยสูญพันธุ์เหล่านี้บางส่วนกลับมามีอยู่อีกครั้งเนื่องจากมีการผลิตขึ้น ดังนั้นพวกมันจึงกลับเข้ามาอยู่ในห่วงโซ่อีกครั้ง: พลูโตเนียม-239 ซึ่งใช้ในอาวุธนิวเคลียร์ เป็นตัวอย่างสำคัญ โดยสลายตัวเป็นยูเรเนียม-235 ผ่านการปล่อยอัลฟาด้วยครึ่งชีวิต 24,500 ปี นอกจากนี้ยังมีการผลิตเนปทูเนียม-237 ในปริมาณมาก ซึ่งเป็นการฟื้นคืนชีพห่วงโซ่ที่สี่ที่สูญหายไป[ 7 ]ตารางด้านล่างจึงเริ่มต้นห่วงโซ่การสลายตัวทั้งสี่ที่ไอโซโทปของแคลิฟอร์เนียมที่มีเลขมวลตั้งแต่ 249 ถึง 252
| ชื่อชุด | ธอร์เรียม | เนปทูเนียม | ยูเรเนียม (หรือเรเดียม) | แอกทิเนียม |
| เลขมวล | 4 น. | 4 n +1 | 4 n +2 | 4 n +3 |
| นิวไคลด์ที่มีอายุยืนยาว | 232ธ. ( 244พู) | 209 Bi ( 237 Np) | 238ยู | 235ยูนิต( 247ซม.) |
| ครึ่งชีวิต (พันล้านปี) | 14.1 (0.0813) | 20,100,000,000 ( 0.002144 ) | 4.463 | 0.704 (0.0156) |
| สิ้นสุดห่วงโซ่ | 208พีบี | 205ทล | 206ตะกั่ว | 207พีบี |
ห่วงโซ่ทั้งสี่นี้สรุปไว้ในแผนภูมิในส่วนถัดไป
ประเภทของการผุพัง
โหมดการสลายตัวของกัมมันตรังสีที่พบได้บ่อยที่สุดสี่โหมด ได้แก่ การสลายตัวแบบอัลฟา การสลายตัวแบบเบตา การสลายตัวแบบเบตาผกผัน (ซึ่งถือเป็นการปล่อยโพซิตรอนและการจับอิเล็กตรอนพร้อมกัน) และการเปลี่ยนไอโซเมอร์ในบรรดากระบวนการสลายตัวเหล่านี้ มีเพียงการสลายตัวแบบอัลฟา (การแตกตัวของ นิวเคลียส ฮีเลียม-4 ) เท่านั้นที่เปลี่ยนแปลงเลขมวลอะตอม ( A ) ของนิวเคลียส และจะลดลงสี่เสมอ ด้วยเหตุนี้ การสลายตัวเกือบทุกชนิดจะส่งผลให้นิวเคลียสมีเลขมวลอะตอมที่มีเศษเหลือ เท่าเดิม หารด้วย 4 สิ่งนี้แบ่งรายการของนิวไคลด์ออกเป็นสี่กลุ่ม แต่ละกลุ่มก่อให้เกิดห่วงโซ่การสลายตัวหลัก
สามในสี่กลุ่มนี้สามารถพบเห็นได้ง่ายในธรรมชาติ โดยทั่วไปเรียกว่าอนุกรมทอเรียม อนุกรม เรเดียมหรือยูเรเนียม และ อนุกรม แอคติเนียม ซึ่งเป็นตัวแทน ของสามในสี่กลุ่มนี้ และสิ้นสุดที่ไอโซโทปเสถียรที่แตกต่างกันสามชนิดของตะกั่ว เลขมวลของไอโซโทปแต่ละตัวในห่วงโซ่สามารถแสดงได้เป็นA = 4n , A = 4n + 2 หรือ A = 4n + 3ตามลำดับ ไอโซโทปเริ่มต้นที่มีอายุยืนยาวของไอโซโทปทั้งสามนี้ ได้แก่ทอเรียม-232 ยูเรเนียม-238และยูเรเนียม-235 ตามลำดับ มีอยู่มาตั้งแต่การก่อตัวของโลก โดยไม่นับรวมไอโซโทปสังเคราะห์และการสลายตัวของพวกมันที่เกิดขึ้นตั้งแต่ปี 1940 เป็นต้นมา
เนื่องจากไอโซโทปเริ่มต้นเนปทูเนียม-237 มีครึ่งชีวิต ค่อนข้างสั้น (2.144 ล้านปี) โซ่ที่สี่ ซึ่ง เป็นอนุกรม เนปทูเนียมที่มีA = 4n + 1 จึงสูญพันธุ์ไปแล้วในธรรมชาติ ยกเว้นขั้นตอนสุดท้ายที่จำกัดอัตรา คือ การสลายตัวของบิสมัท-209 อย่างไรก็ตาม ร่องรอยของ237Npและผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของมันเกิดขึ้นในธรรมชาติ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวตรอนในแร่ยูเรเนียม การจับนิวตรอนโดยธอร์เรียมธรรมชาติเพื่อให้ได้233Uก็เป็นไปได้เช่นกัน[ 8 ]ปัจจุบันทราบกันว่าไอโซโทปสุดท้ายของโซ่นี้คือแทลเลียม-205แหล่งข้อมูลเก่าบางแหล่งระบุไอโซโทปสุดท้ายเป็นบิสมัท-209 แต่ในปี 2003 พบว่ามันมีกัมมันตภาพรังสีน้อยมาก โดยมีครึ่งชีวิต 2.01 × 10 19 ปี[ 9 ]
นอกจากนี้ยังมีสายโซ่การสลายตัวที่ไม่ใช่ทรานส์ยูเรเนียมของไอโซโทปที่ไม่เสถียรของธาตุเบา เช่น ไอโซโทปของแมกนีเซียม-28และคลอรีน-39บนโลก ไอโซโทปเริ่มต้นส่วนใหญ่ของสายโซ่เหล่านี้ก่อนปี 1945 เกิดจากรังสีคอสมิกตั้งแต่ปี 1945 การทดสอบและการใช้อาวุธนิวเคลียร์ได้ปล่อยผลิตภัณฑ์ฟิสชัน กัมมันตรังสีจำนวนมากออกมา เช่นกัน ไอโซโทปเหล่านี้เกือบทั้งหมดสลายตัวด้วยโหมดการสลายตัวแบบ β− หรือ β +เปลี่ยนจากธาตุหนึ่งไปเป็นอีกธาตุหนึ่งที่มวลอะตอมเท่าเดิม ผลิตภัณฑ์ลูกสาวที่เกิดขึ้นภายหลังในสายโซ่ดังกล่าว ซึ่งอยู่ใกล้กับความเสถียรแบบเบตา มักจะมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานกว่า
ห่วงโซ่การสลายตัวของนิวเคลียสหนัก (แอคติไนด์)
| แอคติไนด์[ 10 ]โดยห่วงโซ่การสลายตัว | ช่วงครึ่งชีวิต ( a ) | ผลิตภัณฑ์ฟิสชันของ235 Uตามผลผลิต[ 11 ] | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 n (ธอร์เรียม) | 4 n + 1 (เนปทูเนียม) | 4 n + 2 (เรเดียม) | 4 n + 3 (แอคติเนียม) | 4.5–7% | 0.04–1.25% | <0.001% | ||
| 228รา№ | 4–6 ก. | 155ยูโร+ | ||||||
| 248เล่ม [ 12 ] | > 9 ก | |||||||
| 244ซม.ƒ | 241ปูƒ | 250ลูกบาศก์ฟุต | 227 Ac№ | 10–29 ก. | 90ซีเนียร์ | 85โครน | 113ม Cdþ | |
| 232 Uƒ | 238พูƒ | 243ซม.ƒ | 29–97 ก. | 137ซี | 151 Smþ | 121ม. Sn | ||
| 249 Cfƒ | 242ม.อ.ƒ | 141–351 ก | ไม่มีผลิตภัณฑ์ฟิสชันใดที่มีครึ่งชีวิต อยู่ ในช่วง 100 ถึง 210 พันปี... | |||||
| 241ม.ƒ | 251 Cfƒ [ 13 ] | 430–900 ก. | ||||||
| 226รา№ | 247เล่ม | 1.3–1.6 พันปี | ||||||
| 240พู | 229ธ. | 246ซม.ƒ | 243ม.ƒ | 4.7–7.4 พันปีก่อนคริสตกาล | ||||
| 245ซม.ƒ | 250ซม. | 8.3–8.5 พันปีก่อนคริสตกาล | ||||||
| 239ปูƒ | 24.1 กิโล | |||||||
| 230 Th№ | 231 Pa№ | 32–76 พันปีก่อนคริสตกาล | ||||||
| 236 Npƒ | 233 Uƒ | 234 U№ | 150–250 พันปี | 99 Tc₡ | 126ส.น. | |||
| 248ซม. | 242พู | 327–375 พันปีก่อนคริสตกาล | 79 Se₡ | |||||
| 1.33 ล้านปี | 135ซีเอส₡ | |||||||
| 237 Npƒ | 1.61–6.5 ล้านปี | 93 Zr | 107ปอนด์ | |||||
| 236อุ | 247ซม.ƒ | 15–24 ล้านปี | 129 I₡ | |||||
| 244พู | 80 ล้าน ปี | ...ไม่เกิน 15.7 ล้านปี[ 14 ] | ||||||
| 232 Th№ | 238 U№ | 235 Uƒ№ | 0.7–14.1 พันล้านปี | |||||
| ||||||||
ในตารางทั้งสี่ด้านล่างนี้ กิ่งก้านการสลายตัวที่เล็กมาก (ความน่าจะเป็นของการแตกกิ่งน้อยกว่าหนึ่งในล้าน) จะถูกละเว้นการแตกตัวแบบสปอนเทเนียสก็ถูกละเว้นเช่นกัน แม้ว่าจะมีขนาดใหญ่กว่านี้สำหรับนิวเคลียสคู่ที่หนักที่สุดและสามารถตรวจจับได้จนถึงธอร์เรียม ข้อมูลนิวเคลียร์ทั้งหมดนำมาจาก[ 9 ]เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ชื่อทางประวัติศาสตร์ของไอโซโทปถูกบันทึกไว้ใน[ 15 ]
พลังงานที่ปล่อยออกมานั้นรวมถึงพลังงานจลน์ทั้งหมดของอนุภาคที่ปล่อยออกมาทั้งหมด ( อิเล็กตรอนอนุภาคอัล ฟา ควอนตัมแกมมานิวตริโนอิเล็กตรอนออเกอร์และรังสีเอ็กซ์ ) และนิวเคลียสของผลิตภัณฑ์การสลายตัวที่กระเด็นออกมา ซึ่งสอดคล้องกับค่าที่คำนวณได้จากมวลอะตอม ตัวอักษร 'a' แทนปี (จากภาษาละตินannus )
ในตาราง (ยกเว้นอนุกรมเนปทูเนียม) จะมีการระบุชื่อทางประวัติศาสตร์ของนิวไคลด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติไว้ด้วย ชื่อเหล่านี้ถูกใช้ในขณะที่ค้นพบและศึกษาห่วงโซ่การสลายตัวเป็นครั้งแรก ระบบที่ระบุไว้ได้รับการสรุปอย่างเป็นทางการในทศวรรษ 1920 แต่การระบุชื่อก่อนหน้านั้นด้วยจะทำให้เกิดความสับสนเกินไป จากชื่อทางประวัติศาสตร์เหล่านี้ เราจึงสามารถกำหนดชื่อไอโซโทปในปัจจุบันได้
ห่วงโซ่ธาตุพื้นฐานทั้งสามที่แสดงไว้ด้านล่าง ได้แก่ ธอร์เรียม ยูเรเนียม/เรเดียม (จากยูเรเนียม-238) และแอคติเนียม (จากยูเรเนียม-235) แต่ละห่วงโซ่จะสิ้นสุดด้วยไอโซโทปตะกั่วเฉพาะของตนเอง (ตะกั่ว-208 ตะกั่ว-206 และตะกั่ว-207 ตามลำดับ) ไอโซโทปตะกั่วทั้งหมดมีความเสถียรและพบได้ในธรรมชาติในฐานะนิวไคลด์พื้นฐานดังนั้นปริมาณส่วนเกินของไอโซโทปเหล่านี้เมื่อเทียบกับตะกั่ว-204 (ซึ่งมีต้นกำเนิดพื้นฐานเท่านั้น) จึงจำเป็นสำหรับการหาอายุหินด้วยวิธียูเรเนียม-ตะกั่ว อย่างแม่นยำ การเชื่อมโยงไอโซโทปมากกว่าหนึ่งชนิดจะทำให้ได้การหาอายุด้วยวิธีตะกั่ว-ตะกั่วซึ่งมีความแม่นยำยิ่งขึ้น
อนุกรมธอร์เรียม
ลำดับนิวตรอน 4n ของธอร์เรียม-232 มักเรียกว่า "อนุกรมธอร์เรียม" หรือ "ลำดับธอร์เรียม" อนุกรมนี้สิ้นสุดที่ตะกั่ว-208 ซึ่งเกิดจากการสลายตัวแบบอัลฟา 6 ครั้ง และแบบเบตา 4 ครั้ง จากธอร์เรียม
พลูโตเนียม-244 (ซึ่งปรากฏอยู่เหนือธอร์เรียม-232 หลายขั้น) มีอยู่ในระบบสุริยะยุคแรก[ 6 ]และมีอายุยืนยาวพอ (ครึ่งชีวิต 81.1 ล้านปี) ที่จะยังคงหลงเหลืออยู่ในปริมาณเล็กน้อยในปัจจุบัน[ 16 ]แม้ว่าอาจจะตรวจไม่พบก็ตาม[ 17 ]
พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากธอร์เรียม-232 ไปยังตะกั่ว-208 รวมทั้งพลังงานที่สูญเสียไปกับนิวตริโน คือ 42.65 MeV และจากแคลิฟอร์เนียม-252 คือ 71.11 MeV โดยสายโซ่หลังนี้มีขนาดใหญ่ที่สุดในบรรดาสายโซ่ทั้งสี่
| นิวไคลด์ | ชื่อทางประวัติศาสตร์ | โหมดการสลายตัว | ครึ่งชีวิต( a = ปี) | พลังงานที่ปล่อยออกมามีระดับ MeV | ผลิตภัณฑ์ที่เน่าเปื่อย | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| สั้น | ยาว | |||||
| 252ซีเอฟ | α | 2.645 อะ | 6.217 | 248ซม. | ||
| 248ซม. | α | 3.48 × 105ก. | 5.162 | 244พู | ||
| 244พู | α | 8.13 × 107ก. | 4.666 | 240ยูนิต | ||
| 240ยูนิต | เบต้า− | 14.1 ชั่วโมง | 0.382 | 240ม Np [ 18 ] | ||
| 240ม. Np | IT 0.12% β − 99.88% | 7.22 นาที | 0.018 2.209 | 240 Np 240 Pu | ||
| 240เอ็นพี | เบต้า− | 61.9 นาที | 2.191 | 240พู | ||
| 240พู | α | 6561 ก | 5.256 | 236อุ | ||
| 236อุ | ธอร์ยูเรเนียม[ 19 ] | α | 2.342 × 107ก. | 4.573 | 232ธ. | |
| 232ธ. | ไทย | ธอร์เรียม | α | 1.40 × 1010ก. | 4.082 | 228รา |
| 228รา | ม.ส.ธ. | เมโซโทเรียม 1 | เบต้า− | 5.75 ก. | 0.046 | 228เอเคอร์ |
| 228เอเคอร์ | มสธ | เมโซโทเรียม 2 | เบต้า− | 6.15 น. | 2.123 | 228ธ. |
| 228ธ. | รดธ | เรดิโอทอเรียม | α | 1.9125 เอ | 5.520 | 224รา |
| 224รา | ขอบคุณ | ธอร์เรียม เอ็กซ์ | α | 3.632 วัน | 5.789 | 220รน |
| 220รน | ทีเอ็น | ธอร์รอนการแผ่รังสีธอร์เรียม | α | 55.6 วินาที | 6.405 | 216โป |
| 216โป | ธา | ธอร์เรียม เอ | α | 0.144 วินาที | 6.906 | 212พีบี |
| 212พีบี | ธบี | ธอร์เรียม บี | เบต้า− | 10.627 น. | 0.569 | 212บีไอ |
| 212บีไอ | ThC | ธอร์เรียม ซี | β − 64.06% α 35.94% | 60.55 นาที | 2.252 6.207 | 212 Po 208 Tl |
| 212โป | ThC′ | ธอร์เรียม ซี′ | α | 294.4 นาโนวินาที | 8.954 | 208พีบี |
| 208ทล | ThC″ | ธอร์เรียม ซี″ | เบต้า− | 3.053 นาที | 4.999 | 208พีบี |
| 208พีบี | ThD | ธอร์เรียม ดี | มั่นคง | |||
อนุกรมเนปทูเนียม
โซ่ 4n+1 ของเนปทูเนียม-237 มักเรียกว่า "อนุกรมเนปทูเนียม" หรือ "เนปทูเนียมแคสเคด" ในอนุกรมนี้ มีเพียงสองไอโซโทปที่เกี่ยวข้องเท่านั้นที่พบในธรรมชาติในปริมาณมาก ได้แก่ สองไอโซโทปสุดท้าย: บิสมัท-209 และแทลเลียม-205 ไอโซโทปอื่นๆ บางส่วนถูกตรวจพบในธรรมชาติ โดยมีต้นกำเนิดมาจากปริมาณเล็กน้อยของ237 Np ที่ผลิตโดยปฏิกิริยา น็อคเอาท์ (n,2n) ใน238 U ดั้งเดิม [ 8 ]
อนุกรมนี้สิ้นสุดลงด้วยไอโซโทปเสถียรแทลเลียม-205 ซึ่งเกิดจากการสลายตัวแบบอัลฟา 8 ครั้ง และแบบเบตา 4 ครั้ง จากเนปทูเนียม
อนุกรมเนปทูเนียมค่อนข้างมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเมื่อเทียบกับธาตุอื่นๆ ทั้ง 4 ธาตุ ด้วยเหตุผลหลายประการ:
- เนื่องจากอนุกรมนี้เพิ่งถูกค้นพบและศึกษาในปี พ.ศ. 2490–2491 [ 20 ]นิวไคลด์ของอนุกรมนี้จึงไม่เคยได้รับชื่อทางประวัติศาสตร์ อนุกรมอื่นๆ แต่ละอนุกรมมีนิวไคลด์จำนวนมากที่ได้รับชื่อทางประวัติศาสตร์
- ชุดธาตุนี้มีไอโซโทปของเรดอนที่เกิดขึ้นเฉพาะในสาขาที่หายาก (ไม่แสดงในภาพประกอบ) แต่ไม่เกิดขึ้นในลำดับการสลายตัวหลัก ชุดธาตุอื่นๆ ผลิตเรดอนในลำดับการสลายตัวหลัก ซึ่งหากเกิดขึ้นในแร่ธาตุ จะมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ผ่านแร่ธาตุและถูกปล่อยออกมาเป็นก๊าซกัมมันตรังสี
- อนุกรมนี้สิ้นสุดที่ธาตุแทลเลียม (หรือในทางปฏิบัติคือบิสมัท) แทนที่จะเป็นตะกั่ว
- นิวไคลด์ต้นกำเนิดของอนุกรมนี้แทบจะสูญพันธุ์ไปแล้วซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมอนุกรมนี้จึงถูกค้นพบในภายหลัง หลังจากที่การสังเคราะห์นิวเคลียสเทียมได้รับการพัฒนาขึ้น อนุกรมอื่นๆ แต่ละอนุกรมมีนิวไคลด์ต้นกำเนิดดั้งเดิมอยู่
พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากเนปทูเนียม-237 ไปยังแทลเลียม-205 รวมทั้งพลังงานที่สูญเสียไปกับนิวตริโนคือ 49.29 MeV และจากแคลิฟอร์เนียม-249 คือ 66.87 MeV เนื่องจากพลังงานในขั้นตอนสุดท้ายจากบิสมัทไปยังแทลเลียม แม้จะทราบแล้ว แต่ก็ยังไม่สามารถหาได้จนกว่าจะถึงอนาคตอันไกลโพ้น จึงอาจเป็นการดีกว่าที่จะอ้างอิงตัวเลข 46.16 MeV และ 63.73 MeV สำหรับบิสมัท-209
| นิวไคลด์ | โหมดการสลายตัว | ครึ่งชีวิต( a = ปี) | พลังงานที่ปล่อยออกมามีระดับ MeV | ผลิตภัณฑ์ที่เน่าเปื่อย |
|---|---|---|---|---|
| 249เปรียบเทียบ | α | 351 ก | 6.293 | 245ซม. |
| 245ซม. | α | 8250 ก. | 5.624 | 241พู |
| 241พู | β − 99.9975% α 0.0025% | 14.33 น. | 0.021 5.140 | 241อัม237ยู |
| 241ม. | α | 432.6 ก. | 5.638 | 237น. |
| 237ยู | เบต้า− | 6.752 วัน | 0.518 | 237น. |
| 237น. | α | 2.144×10 6 a | 4.957 | 233ปา |
| 233ปา | เบต้า− | 26.98 วัน | 0.570 | 233ยู |
| 233ยู | α | 1.592×10 5 a | 4.909 | 229ธ. |
| 229ธ. | α | 7920 ก. | 5.168 | 225รา |
| 225รา | β - 99.9974% α 0.0026% [ 21 ] [ a ] | 14.8 วัน | 0.356 5.097 | 225 Ac 221 Rn |
| 225เอเคอร์ | α | 9.919 วัน | 5.935 | 221ฟร |
| 221อาร์เอ็น | β − 78% α 22% | 25.7 นาที | 1.194 6.163 | 221 Fr 217 Po |
| 221ฟร | α 99.9952% β − 0.0048% | 4.801 นาที | 6.457 0.313 | 217ที่221รา |
| 221รา | α | 25 วินาที | 6.880 | 217อาร์เอ็น |
| 217โป | α 97.5% β − 2.5% | 1.53 วินาที | 6.662 1.488 | 213 Pb 217 At |
| 217ที่ | α 99.992% β − 0.008% | 32.6 มิลลิวินาที | 7.202 0.736 | 213 Bi 217 Rn |
| 217อาร์เอ็น | α | 590 ไมโครวินาที | 7.888 | 213โป |
| 213ตะกั่ว | เบต้า− | 10.2 นาที | 2.028 | 213บีไอ |
| 213บีไอ | β − 97.91% α 2.09% | 45.6 นาที | 1.422 5.988 | 213 Po 209 Tl |
| 213โป | α | 3.705 ไมโครวินาที | 8.536 | 209พีบี |
| 209ตล | เบต้า− | 2.162 นาที | 3.970 | 209พีบี |
| 209พีบี | เบต้า− | 3.235 ชั่วโมง | 0.644 | 209บีไอ |
| 209บีไอ | α | 2.01×10 19 a | 3.137 | 205ทล |
| 205ทล | มั่นคง |
- ↑ค่า 0.026% ที่พบในที่อื่นนั้นเป็นข้อผิดพลาดจากการพิมพ์ ข้อมูลต้นฉบับได้ถูกอ้างอิงไว้ที่นี่แล้ว
อนุกรมยูเรเนียม
ลำดับนิวคลีโอไทด์ 4n+2 ของยูเรเนียม-238 เรียกว่า "อนุกรมยูเรเนียม" หรือ "อนุกรมเรเดียม" โดยชื่อหลังมาจากสมาชิกตัวแรกที่รู้จักเมื่อมีการตั้งชื่อ คือ เรเดียม-226 อนุกรมนี้สิ้นสุดที่ตะกั่ว-206 ซึ่งเกิดจากการสลายตัวแบบอัลฟา 8 ครั้ง และแบบเบตา 6 ครั้ง จากยูเรเนียม
พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากยูเรเนียม-238 ไปยังตะกั่ว-206 รวมทั้งพลังงานที่สูญเสียไปกับนิวตริโน คือ 51.69 MeV และจากแคลิฟอร์เนียม-250 คือ 68.28 MeV
| นิวไคลด์ | ชื่อทางประวัติศาสตร์ | โหมดการสลายตัว | ครึ่งชีวิต( a = ปี) | พลังงานที่ปล่อยออกมามีระดับ MeV | ผลิตภัณฑ์ที่เน่าเปื่อย | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| สั้น | ยาว | |||||
| 250ลูกบาศก์ฟุต | α | 13.08 น. | 6.128 | 246ซม. | ||
| 246ซม. | α | 4760 ก. | 5.475 | 242พู | ||
| 242พู | α | 3.75×10 5 a | 4.984 | 238ยู | ||
| 238ยู | ยู | ยูเรเนียม I | α | 4.463×10 9 a | 4.270 | 234ธ. |
| 234ธ. | UX | ยูเรเนียม X | เบต้า− | 24.11 วัน | 0.195 | 234ม Pa [ 18 ] |
| 234 ม.ปาสคาล | UX , Bv | ยูเรเนียม X เบรเวียม | IT 0.16% β − 99.84% | 1.16 นาที | 0.079 2.273 | 234 Pa 234 U |
| 234ปา | ยูเอส | ยูเรเนียม Z | เบต้า− | 6.70 ชั่วโมง | 2.194 | 234ยู |
| 234ยู | ยู | ยูเรเนียม II | α | 2.455×10 5 a | 4.858 | 230ธ. |
| 230ธ. | ไอโอ | ไอโอเนียม | α | 7.54×10 4 a | 4.770 | 226รา |
| 226รา | รา | เรเดียม | α | 1600 ก. | 4.871 | 222อาร์เอ็น |
| 222อาร์เอ็น | อาร์เอ็น | การปล่อย ก๊าซเรดอนและเรเดียม | α | 3.8215 วัน | 5.590 | 218โป |
| 218โป | ราเอ | เรเดียม เอ | α 99.98% β − 0.02% | 3.097 นาที | 6.115 0.257 | 214 Pb 218 At |
| 218ที่ | α 100% β − | 1.28 วินาที | 6.876 2.883 | 214 Bi 218 Rn | ||
| 218ร.น. | α | 33.75 มิลลิวินาที | 7.262 | 214โป | ||
| 214ตะกั่ว | ราบบี | เรเดียม บี | เบต้า− | 27.06 นาที | 1.018 | 214บีไอ |
| 214บีไอ | ราซี | เรเดียมซี | β − 99.979% α 0.021% | 19.9 นาที | 3.269 5.621 | 214 Po 210 Tl |
| 214โป | ราซี | เรเดียม ซี | α | 163.5 ไมโครวินาที | 7.833 | 210ตะกั่ว |
| 210ตล. | ราซี" | เรเดียม ซี" | β − β − n 0.009% | 1.30 นาที | 5.481 0.296 | 210 Pb 209 Pb (ในอนุกรมเนปทูเนียม ) |
| 210ตะกั่ว | ราด | เรเดียม ดี | β − α 1.9×10 −6 % | 22.2 ก. | 0.0635 3.793 | 210 Bi 206 Hg |
| 210บิ | เรอี | เรเดียมอี | β − α 1.32×10 −4 % | 5.012 วัน | 1.161 5.035 | 210 Po 206 Tl |
| 210โป | กองทัพอากาศ | เรเดียมเอฟ | α | 138.376 วัน | 5.407 | 206ตะกั่ว |
| 206ปรอท | เบต้า− | 8.32 นาที | 1.307 | 206ทล | ||
| 206ทล | เรย์" | เรเดียมอี" | เบต้า− | 4.20 นาที | 1.532 | 206ตะกั่ว |
| 206ตะกั่ว | แร็ก | เรเดียม จี | มั่นคง | |||
อนุกรมแอคติเนียม
ลำดับนิวคลีโอไทด์ 4n+3 ของยูเรเนียม-235มักเรียกว่า "อนุกรมแอคติเนียม" หรือ "ลำดับแอคติเนียม" โดยเริ่มจากสมาชิกตัวแรกที่รู้จักเมื่อมีการตั้งชื่อ คือ แอคติเนียม-227 อนุกรมนี้สิ้นสุดที่ตะกั่ว-207 ซึ่งเกิดจากการสลายตัวแบบอัลฟา 7 ครั้ง และแบบเบตา 4 ครั้ง จากยูเรเนียม
ในระบบสุริยะยุคแรก โซ่นี้ย้อนกลับไปที่247ซม. สิ่งนี้ปรากฏให้เห็นในปัจจุบันในรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงใน อัตราส่วน 235 U/ 238 U เนื่องจากคูเรียมและยูเรเนียมมีเคมีที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดและจึงมีการแบ่งส่วนที่แตกต่างกัน[ 6 ] [ 22 ]
พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากยูเรเนียม-235 ไปยังตะกั่ว-207 รวมทั้งพลังงานที่สูญเสียไปกับนิวตริโน คือ 46.40 MeV และจากแคลิฟอร์เนียม-251 คือ 69.91 MeV
| นิวไคลด์ | ชื่อที่มีประวัติศาสตร์ | โหมดการสลายตัว | ครึ่งชีวิต( a = ปี) | พลังงานที่ปล่อยออกมามีระดับ MeV | ผลิตภัณฑ์ที่เน่าเปื่อย | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| สั้น | ยาว | |||||
| 251เปรียบเทียบ | α | 900 ก. | 6.177 | 247ซม. | ||
| 247ซม. | α | 1.56×10 7 a | 5.353 | 243พู | ||
| 243พู | เบต้า− | 4.955 ชั่วโมง | 0.578 | 243ม. | ||
| 243ม. | α | 7350 ก | 5.439 | 239น. | ||
| 239น. | เบต้า- | 2.356 วัน | 0.723 | 239พู | ||
| 239พู | α | 2.411×10 4 a | 5.244 | 235ยูนิต | ||
| 235ยูนิต | เอซียู | แอคติโน-ยูเรเนียม | α | 7.04×10 8 a | 4.678 | 231ธ. |
| 231ธ. | ยูวาย | ยูเรเนียม Y | เบต้า− | 25.52 น. | 0.391 | 231ปา |
| 231ปา | ปา | โพรโทแอกทิเนียม | α | 3.27×10 4 a | 5.150 | 227เอเคอร์ |
| 227เอเคอร์ | เอซี | แอกทิเนียม | β − 98.62% α 1.38% | 21.772 เอ | 0.045 5.042 | 227พ. 223ศ. |
| 227ธ. | รดแอค | กัมมันตรังสีแอคติเนียม | α | 18.693 วัน | 6.147 | 223รา |
| 223ฟรังก์ | แอคเค | แอคติเนียม เค | β − 99.994% α 0.006% | 22.00 นาที | 1.149 5.561 | 223 Ra 219 At |
| 223รา | แอคเอ็กซ์ | แอคติเนียม เอ็กซ์ | α | 11.435 วัน | 5.979 | 219อาร์เอ็น |
| 219ที่ | α 93.6% β − 6.4% | 56 วินาที | 6.342 1.567 | 215 Bi 219 Rn | ||
| 219อาร์เอ็น | หนึ่ง | แอคตินอน, การปล่อยแอคติเนียม | α | 3.96 วินาที | 6.946 | 215โป |
| 215บิ | เบต้า− | 7.6 นาที | 2.171 | 215โป | ||
| 215โป | เอซีเอ | แอคติเนียม เอ | α β − 2.3×10 −4 % | 1.781 มิลลิวินาที | 7.526 0.715 | 211 Pb 215 At |
| 215ที่ | α | 37 ไมโครวินาที | 8.177 | 211บีไอ | ||
| 211พีบี | เอซีบี | แอคติเนียม บี | เบต้า− | 36.16 นาที | 1.366 | 211บีไอ |
| 211บีไอ | แอคซี | แอคติเนียม ซี | α 99.724% β − 0.276% | 2.14 นาที | 6.750 0.573 | 207 Tl 211 Po |
| 211โป | AcC' | แอคติเนียม ซี' | α | 516 มิลลิวินาที | 7.595 | 207พีบี |
| 207ทล | AcC" | แอคติเนียม ซี" | เบต้า− | 4.77 นาที | 1.418 | 207พีบี |
| 207พีบี | แอคดี | แอคติเนียม ดี | มั่นคง | |||
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ↑ Bromm, Richard B. Larson, Volker. "ดาวดวงแรกในจักรวาล" . Scientific American . สืบค้นเมื่อ2024-09-29 .
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list ( link ) - ↑เค. โมริตะ; โมริโมโตะ, โคจิ; คาจิ, ไดยะ; ฮาบะ, ฮิโรมิตสึ; โอเซกิ, คาซูทากะ; คุโดะ, ยูกิ; สุมิตะ, ทาคายูกิ; วาคาบายาชิ, ยาสุโอะ; โยเนดะ, อากิระ; ทานากะ, เคนโกะ; และคณะ (2012) "ผลลัพธ์ใหม่ในการผลิตและการสลายไอโซโทป278 113 ของธาตุที่ 113" วารสารสมาคมกายภาพแห่งญี่ปุ่น . 81 (10) 103201. arXiv : 1209.6431 . Bibcode : 2012JPSJ...81j3201M . ดอย : 10.1143/JPSJ.81.103201 . S2CID 119217928 .
- ↑โมริตะ, โคสุเกะ; โมริโมโตะ, โคจิ; คาจิ, ไดยะ; อากิยามะ, ทาคาฮิโระ; โกโตะ, ซินอิจิ; ฮาบะ, ฮิโรมิตสึ; อิเดกุจิ, เออิจิ; คานุงโก, ริตุปาร์นา; และคณะ (2547) "การทดลองการสังเคราะห์ธาตุ 113 ในปฏิกิริยา209 Bi( 70 Zn, n) 278 113" วารสารสมาคมกายภาพแห่งญี่ปุ่น . 73 (10): 2593– 2596. Bibcode : 2004JPSJ...73.2593M . ดอย : 10.1143/JPSJ.73.2593 .
- ↑ Barber, Robert C.; Karol, Paul J; Nakahara, Hiromichi; Vardaci, Emanuele; Vogt, Erich W. (2011). "การค้นพบธาตุที่มีเลขอะตอมมากกว่าหรือเท่ากับ 113 (รายงานทางเทคนิคของ IUPAC)" . เคมีบริสุทธิ์และประยุกต์ . 83 (7): 1485. doi : 10.1351/PAC-REP-10-05-01 .
- ↑ JW Beeman และคณะ(2012). "การวัดความกว้างบางส่วนของการสลายตัวของ209 Bi ไปสู่สถานะพื้นฐานและสถานะกระตุ้นแรก" Physical Review Letters . 108 (6) 062501. arXiv : 1110.3138 . doi : 10.1103/PhysRevLett.108.062501 . PMID 22401058 . S2CID 118686992 .
- 1 2 3 Davis, Andrew M. (2022). "นิวไคลด์อายุสั้นในระบบสุริยะยุคแรก: ความอุดมสมบูรณ์ แหล่งกำเนิด และการประยุกต์ใช้" . Annual Review of Nuclear and Particle Science . 72 : 339– 363. Bibcode : 2022ARNPS..72..339D . doi : 10.1146/annurev-nucl-010722-074615 .
- ↑ Koch, Lothar (2000). ธาตุทรานส์ยูเรเนียม ใน Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Wiley. doi : 10.1002/14356007.a27_167 .
- 1 2 Peppard, DF; Mason, GW; Gray, PR; Mech, JF (1952). "การปรากฏของอนุกรม (4n + 1) ในธรรมชาติ" (PDF)วารสารสมาคมเคมีอเมริกัน 74 ( 23): 6081– 6084. Bibcode : 1952JAChS..74.6081P . doi : 10.1021/ja01143a074 .
- 1 2 Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "การประเมินคุณสมบัตินิวเคลียร์ NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C . 45 (3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ↑บวกกับเรเดียม (ธาตุที่ 88) แม้ว่าจริงๆ แล้วจะเป็นซับแอกทิไนด์ แต่ก็อยู่ก่อนหน้าแอกทิเนียม (89) และตามหลังช่องว่างของธาตุที่ไม่เสถียรสามธาตุหลังจากโพโลเนียม (84) ซึ่งไม่มีนิวไคลด์ใดที่มีครึ่งชีวิตอย่างน้อยสี่ปี (นิวไคลด์ที่มีอายุยืนยาวที่สุดในช่องว่างคือเรดอน-222ซึ่งมีครึ่งชีวิตน้อยกว่าสี่วัน ) ไอโซโทปที่มีอายุยืนยาวที่สุดของเรเดียมที่ 1,600 ปี จึงสมควรได้รับการรวมธาตุนี้ไว้ในที่นี้
- ↑โดยเฉพาะอย่างยิ่งจาก การแตกตัว ของนิวตรอนความร้อนของยูเรเนียม-235 เช่น ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทั่วไป
- ↑ Milsted, J.; Friedman, AM; Stevens, CM (1965). "ครึ่งชีวิตอัลฟาของเบอร์คีเลียม-247; ไอโซเมอร์อายุยืนยาวใหม่ของเบอร์คีเลียม-248" ฟิสิกส์นิวเคลียร์ 71 ( 2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M . doi : 10.1016/0029-5582(65)90719-4 ."การวิเคราะห์ไอโซโทปเผยให้เห็นสารประกอบที่มีมวล 248 ในปริมาณคงที่ในตัวอย่างสามตัวอย่างที่วิเคราะห์ในช่วงเวลาประมาณ 10 เดือน ซึ่งระบุว่าเป็นไอโซเมอร์ของ Bk 248ที่มีครึ่งชีวิตมากกว่า 9 ปี ไม่พบการเพิ่มขึ้นของ Cf 248และสามารถกำหนดค่าต่ำสุดของครึ่งชีวิต ของ β − ได้ที่ประมาณ 10 4ปี ไม่พบกิจกรรมอัลฟาที่เกิดจากไอโซเมอร์ใหม่นี้ ครึ่งชีวิตของอัลฟาน่าจะมากกว่า 300 ปี"
- ↑นี่คือนิวไคลด์ที่หนักที่สุดที่มีครึ่งชีวิตอย่างน้อยสี่ปี ก่อนที่จะเข้าสู่ "ทะเลแห่งความไม่เสถียร "
- ↑ไม่รวมนิวไคลด์ "ที่มีเสถียรภาพแบบคลาสสิก " ซึ่งมีครึ่งชีวิตมากกว่า 232 Th อย่างมีนัยสำคัญ เช่น ในขณะที่ 113m Cd มีครึ่งชีวิตเพียงสิบสี่ปี แต่ 113 Cd มีครึ่งชีวิตถึงแปดพันล้านล้านปี
- ↑ Thoennessen, M. (2016). การค้นพบไอโซโทป: การรวบรวมฉบับสมบูรณ์ . Springer. หน้า19. doi : 10.1007/978-3-319-31763-2 . ISBN 978-3-319-31761-8. ลคซีเอ็น2016935977 .
- ↑ Hoffman, DC; Lawrence, FO; Mewherter, JL; Rourke, FM (1971). "การตรวจพบพลูโทเนียม-244 ในธรรมชาติ" Nature . 234 (5325): 132– 134. Bibcode : 1971Natur.234..132H . doi : 10.1038/234132a0 . S2CID 4283169 .
- ↑ Lachner, J.; และคณะ (2012). "ความพยายามในการตรวจจับ244 Pu ดั้งเดิมบนโลก" Physical Review C . 85 (1) 015801. Bibcode : 2012PhRvC..85a5801L . doi : 10.1103/PhysRevC.85.015801 .
- 1 2การวิเคราะห์ ENSDF มีให้บริการที่ศูนย์ข้อมูลนิวเคลียร์แห่งชาติ " ฐานข้อมูล NuDat 3.0"ห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรูคเฮเวน
- ↑ Trenn, Thaddeus J. (1978). "ธอร์ยูเรเนียม (U-236) ในฐานะธาตุต้นกำเนิดตามธรรมชาติที่สูญพันธุ์ของธอร์เรียม: การพิสูจน์ผิดพลาดก่อนกำหนดของทฤษฎีที่ถูกต้องโดยพื้นฐาน" Annals of Science . 35 (6): 581– 97. doi : 10.1080/00033797800200441 .
- ↑ Thoennessen, M. (2016). การค้นพบไอโซโทป: การรวบรวมฉบับสมบูรณ์ . Springer. หน้า20. doi : 10.1007/978-3-319-31763-2 . ISBN 978-3-319-31761-8. ลคซีเอ็น2016935977 .
- ↑ Liang, CF; Paris, P.; Sheline, RK (2000-09-19). "การสลายตัวแบบอัลฟาของ225 Ra". Physical Review C . 62 (4) 047303. American Physical Society (APS). Bibcode : 2000PhRvC..62d7303L . doi : 10.1103/physrevc.62.047303 . ISSN 0556-2813 .
- ↑ Tsaletka, R.; Lapitskii, AV (1960). "การปรากฏของธาตุทรานส์ยูเรเนียมในธรรมชาติ" . Russian Chemical Reviews . 29 (12): 684– 689. Bibcode : 1960RuCRv..29..684T . doi : 10.1070/RC1960v029n12ABEH001264 . สืบค้นเมื่อ20 มกราคม 2024 .
ลิงก์ภายนอก
- พอร์ทัลวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์นิวคลีโอนิกา
- โปรแกรมคำนวณการสลายตัวของ Nucleonica สำหรับการคำนวณการสลายตัวแบบออนไลน์ระดับมืออาชีพ
- EPA – การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี
- เว็บไซต์ของรัฐบาลที่แสดงรายชื่อไอโซโทปและพลังงานการสลายตัว
- ศูนย์ข้อมูลนิวเคลียร์แห่งชาติ – ฐานข้อมูลที่เปิดให้ใช้งานได้ฟรี ซึ่งสามารถใช้ตรวจสอบหรือสร้างห่วงโซ่การสลายตัวได้
IAEA – แผนภูมิแสดงนิวไคลด์แบบเรียลไทม์ (พร้อมลำดับการสลายตัว)- ตัวค้นหาห่วงโซ่การเสื่อมสภาพ