Алюміній-26

Алюміній-26 Таблиця ізотопів
Загальні відомості
Назва, символ	Алюміній-26,^26Al
Нейтронів	13
Протонів	13
Властивості ізотопу
Природна концентрація	сліди (космогенний)
Період напіврозпаду	7.17×10^5 years
Спін	5+
Канал розпаду	Енергія розпаду
β+	4.00414 МеВ
ε	4.00414 МеВ

Алюміній-26 (^26Al, Al-26) — це радіоактивний ізотоп хімічного елемента алюмінію, який розпадається шляхом випромінювання позитронів або захоплення електронів до стабільного магнію-26. Період напіврозпаду ^26Al становить 717 000 років. Це надто мало для того, щоб ізотоп вижив як первинний нуклід, але невелика його кількість утворюється в результаті зіткнень атомів з протонами космічного випромінення.[1]

Розпад алюмінію-26 також створює гамма- та рентгенівське випромінювання.[2] Рентгенівське випромінювання та оже-електрони випромінюються збудженою атомною оболонкою дочірнього ^26Mg після захоплення електрона, який зазвичай залишає дірку в одній із нижніх підоболонок.

Оскільки він є радіоактивним, його зазвичай зберігають під шаром щонайменше 5 сантиметрів свинцю. Контакт з ^26Al може призвести до радіоактивного зараження, тому він потребує спеціальних інструментів для транспортування, використання та зберігання.[3]

Датування

Алюміній-26 можна використовувати для розрахунку земного віку метеоритів і комет. Він накопичується у значних кількостях на позаземних об’єктах шляхом реакції сколювання кремнію разом із берилієм-10. Після падіння на Землю накопичення ^26Al припиняється, і його кількість порівняно з іншими космогенними нуклідами зменшується. Відсутність джерел алюмінію-26 на Землі є наслідком того, що земна атмосфера перешкоджає взаємодії кремнію на поверхні та нижньої тропосфери з космічними променями. Отже, кількість ^26Al у зразку може бути використана для розрахунку дати падіння метеорита на Землю.[1]

Поширеність у міжзоряному середовищі

Розподіл ^26Al у Чумацькому Шляху

Гамма-випромінювання від розпаду Al-26 при 1809 кеВ було першим спостереженням гамма-випромінювання із Центра Галактики. Спостереження було зроблено супутником HEAO-3 у 1984 році.[4][5] Ізотоп в основному утворюється в наднових, які викидають багато радіоактивних нуклідів у міжзоряне середовище. Вважається, що при конденсації невеликих планетних тіл він забезпечує достатнє тепловиділення для такого розігріву, щоб почалося гравітаційне диференціювання їх надр, як це сталося в ранній історії астероїдів 1 Церера і 4 Веста.[6][7][8] Цей ізотоп також відіграє роль у гіпотезах щодо походження екваторіальної опуклості Япета, супутника Сатурна.[9]

Історія

До 1954 року період напіврозпаду алюмінію-26 вважався 6,3 секунди.[10] Після публікації теоретичного доказу, що цей розпад насправді відноситься до метастабільного стану (ізомеру) алюмінію-26, ядра цього ізотопу в основному стані були отримані шляхом бомбардування магнію-26 і магнію-25 дейтронами в циклотроні Університету Піттсбурга.[11] Перший вимір періоду напіврозпаду основного стану був визначений у межах 10^6 років.

Основний стан

Основний стан алюмінію-26 зі спином та парністю J^π = 5^+ не може прямо розпастися на основний стан ядра магній-26 (який має спін 0) через суттєву різницю спинів; точніше, бета-переходи з основного стану в основний мають дуже високий ступінь заборони і не спостерігаються, незважаючи на досить велику доступну енергію розпаду (Q_ε = 4004,14 кеВ). Розпад (як електронне захоплення, так і позитронний розпад) відбувається майже завжди (у 97,3% випадків) на перший збуджений стан магнію-26 з енергією 1808,7 кеВ та J^π = 2^+. Цей рівень негайно розряджається в основний стан ^26Mg з випромінюванням гамма-кванту з енергією 1808,6 кеВ; пік з цією енергією є характерною особливістю гамма-спектру ^26Al. У 2,7% випадків перехід відбувається на другий збуджений стан ^26Mg з E = 2838,4 кеВ (J^π = 2^+), який може розпастися безпосередньо на основний рівень, випромінівши гамма-квант з енергією 2938,3 кеВ, але частіше (у співвідношенні 0,27:2,4) розпадається через вже згаданий перший збуджений стан з випромінюванням каскаду гамма-квантів з енергіями 1129,7 та 1808,7 кеВ. Час життя обох збуджених рівнів менше 1 нс. Крім розрядки збуджених рівнів з випромінюванням гамма-кванта, у всіх випадках можлива передача енергії E_γ, що скидається орбітальному електрону (ефект внутрішньої конверсії) з випромінюванням конверсійного електрона з відповідною фіксованою енергією E_γ − E_c, де E_c — енергія зв'язку електрону в атомі ^26Mg. При цьому збудження електронної оболонки знімається шляхом випромінювання характеристичних рентгенівських фотонів та оже-електронів із сумарною енергією E_c.

Примітки

1. Overholt, A.C.; Melott, A.L. (2013). Cosmogenic nuclide enhancement via deposition from long-period comets as a test of the Younger Dryas impact hypothesis. Earth and Planetary Science Letters^[en]. 377—378: 55—61. arXiv:1307.6557. Bibcode:2013E&PSL.377...55O. doi:10.1016/j.epsl.2013.07.029. S2CID 119291750.
2. Nuclide Safety Data Sheet Aluminum-26 (PDF). www.nchps.org.
3. Nuclide Safety Data Sheet Aluminum-26 (PDF). National Health& Physics Society. Процитовано 13 квітня 2009.
4. Mahoney, W. A.; Ling, J. C.; Wheaton, W. A.; Jacobson, A. S. (1984). HEAO 3 discovery of Al-26 in the interstellar medium. The Astrophysical Journal. 286: 578. Bibcode:1984ApJ...286..578M. doi:10.1086/162632.
5. Kohman, T. P. (1997). Aluminum-26: A nuclide for all seasons. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 219 (2): 165—176. doi:10.1007/BF02038496. S2CID 96683475.
6. Moskovitz, Nicholas; Gaidos, Eric (2011). Differentiation of planetesimals and the thermal consequences of melt migration. Meteoritics & Planetary Science. 46 (6): 903—918. arXiv:1101.4165. Bibcode:2011M&PS...46..903M. doi:10.1111/j.1945-5100.2011.01201.x. S2CID 45803132.
7. Zolotov, M. Yu. (2009). On the Composition and Differentiation of Ceres. Icarus. 204 (1): 183—193. Bibcode:2009Icar..204..183Z. doi:10.1016/j.icarus.2009.06.011.
8. Zuber, Maria T.; McSween, Harry Y.; Binzel, Richard P.; Elkins-Tanton, Linda T.; Konopliv, Alexander S.; Pieters, Carle M.; Smith, David E. (2011). Origin, Internal Structure and Evolution of 4 Vesta. Space Science Reviews. 163 (1–4): 77—93. Bibcode:2011SSRv..163...77Z. doi:10.1007/s11214-011-9806-8. S2CID 7658841.
9. Kerr, Richard A. (6 січня 2006). How Saturn's Icy Moons Get a (Geologic) Life. Science. 311 (5757): 29. doi:10.1126/science.311.5757.29. PMID 16400121. S2CID 28074320.
10. Hollander, J. M.; Perlman, I.; Seaborg, G. T. (1953). Table of Isotopes. Reviews of Modern Physics. 25 (2): 469—651. Bibcode:1953RvMP...25..469H. doi:10.1103/RevModPhys.25.469.
11. Simanton, James R.; Rightmire, Robert A.; Long, Alton L.; Kohman, Truman P. (1954). Long-Lived Radioactive Aluminum 26. Physical Review. 96 (6): 1711—1712. Bibcode:1954PhRv...96.1711S. doi:10.1103/PhysRev.96.1711.