Алюминий-26 , ²⁶ Al — радиоактивный изотоп химического элемента алюминия , распадающийся посредством позитронного распада и электронного захвата в стабильный нуклид магний-26 . Период полураспада основного состояния ²⁶ Al составляет 7,17⋅10 ⁵ лет. Это слишком мало, чтобы изотоп мог сохраниться с момента предсолнечного нуклеосинтеза до настоящего времени, но небольшое количество ядер этого нуклида постоянно образуется при столкновениях протонов космических лучей с атомами аргона . Существует также метастабильное возбуждённое состояние ^26m Al с энергией 228,305 кэВ и периодом полураспада 6,3465 секунды; оно тоже распадается посредством позитронного распада и электронного захвата.

Алюминий-26 также испускает гамма-лучи (с возбуждённых состояний магния-26, на которые происходит переход с основного состояния ²⁶ Al, и при аннигиляции позитронов , излучаемых во время β ⁺ -распада). При электронном захвате электронная оболочка образующегося атома ²⁶ Mg с «дыркой» на месте одного из внутренних электронов, захваченного ядром, снимает возбуждение путём испускания характеристических рентгеновских лучей и оже-электронов .

Датировка метеоритов

Алюминий-26 может быть использован для определения времени, прошедшего с момента выпадения метеорита на Землю. Метеорит с момента распада родительского тела подвергается бомбардировке космическими лучами, которые создают в нём ядра алюминия-26. После падения на Землю поток космических лучей резко уменьшается, и накопление ²⁶ Al прекращается, но его распад продолжается с той же скоростью. Это означает, что количество оставшихся в образце ядер ²⁶ Al может быть использовано, чтобы вычислить дату падения метеорита на Землю.

Распространённость в межзвёздной среде

Гамма-линия с энергией 1809 кэВ, возникающая при распаде ²⁶ Al, была первым наблюдавшимся гамма-излучением от галактического центра (спутник НЕАО-3 , 1984 год ).

Изотоп в Галактике создаётся главным образом в сверхновых , выбрасывающих много радиоактивных нуклидов в межзвёздную среду . Считается, что при конденсации небольших планетных тел он обеспечивает тепловыделение достаточное для такого разогрева, чтобы началось гравитационная дифференцировка их недр, как это произошло в ранней истории астероидов (1) Церера и (4) Веста . Этот изотоп также играет роль в гипотезах относительно происхождения экваториальной выпуклости Япета , спутника Сатурна .

История

До 1954 года измеренный период полураспада алюминия-26 считался равным 6,3 секунды . После публикации теоретического доказательства того, что этот распад на самом деле относится к метастабильному состоянию ( изомеру ) алюминия-26, ядра этого изотопа в основном состоянии были получены путём бомбардировки магния-26 и магния-25 дейтронами в циклотроне Университета Питтсбурга . Первое измерение дало период полураспада основного состояния, оцененный в ~10 ⁶ лет.

Основное состояние

Основное состояние алюминия-26 со спином и чётностью J ^π = 5 ⁺ не может прямо распасться на основное состояние ядра магний-26 (которое имеет спин 0) ввиду существенной разницы спинов; точнее, бета-переходы из основного состояния в основное имеют очень высокую степень запрета и не наблюдаются, несмотря на довольно большую доступную энергию распада ( Q _ε = 4004,14 кэВ ). Распад (как электронный захват, так и позитронный распад) происходит почти всегда (в 97,3 % случаев) на первое возбуждённое состояние магния-26 с энергией 1808,7 кэВ и J ^π = 2 ⁺ . Этот уровень немедленно разряжается в основное состояние ²⁶ Mg с испусканием гамма-кванта с энергией 1808,6 кэВ; пик с этой энергией является самой характерной особенностью гамма-спектра ²⁶ Al. В оставшихся 2,7 % случаев переход происходит на второе возбуждённое состояние ²⁶ Mg с E = 2838,4 кэВ ( J ^π = 2 ⁺ ), которое может распасться напрямую на основной уровень, излучив гамма-квант с энергией 2938,3 кэВ , но чаще (в отношении 0,27:2,4) распадается через уже упомянутое первое возбуждённое состояние с испусканием каскада гамма-квантов с энергиями 1129,7 и 1808,7 кэВ . Время жизни обоих возбуждённых уровней меньше 1 нс . Кроме разрядки возбуждённых уровней с излучением гамма-кванта, во всех случаях возможна передача сбрасываемой энергии E _γ орбитальному электрону ( эффект внутренней конверсии ) с испусканием конверсионного электрона с соответствующей фиксированной энергией E _γ − E _c , где E _c — энергия связи электрона в атоме ²⁶ Mg. При этом возбуждение электронной оболочки снимается путём излучения характеристических рентгеновских фотонов и оже-электронов с суммарной энергией E _c .

Изомер

Изомерное состояние алюминия-26 ( ^26m Al) с изоспином T = 1 обладает энергией 228,305 кэВ выше основного состояния ( T = 0 ), однако его спин (0+) сильно отличается от спина основного состояния (5+), поэтому изомерный переход в основное состояние сильно подавлен. На 2015 год этот переход не обнаружен; распад, как и у основного состояния, происходит путём испускания позитрона или захвата орбитального электрона , однако все распады происходят в основное (а не в возбуждённое) состояние магния-26.

Измерение периода полураспада по каналу фермиевского бета-распада метастабильного состояния алюминия-26 представляет интерес для экспериментальной проверки двух компонентов Стандартной модели , а именно, и требуемой матрицы Кабиббо — Кобаяши — Маскавы . Этот распад является сверхразрешённым, начальное и конечное ( ²⁶ Mg) состояния обладают одинаковым спином и чётностью 0 ⁺ . Измерение в 2011 году периода полураспада Al-26m дало значение 6346,54 ± 0,46(стат.) ± 0,60(сист.) миллисекунды . Кроме того, получено значение ft = 3037,53(61) мс . Эти период полураспада и ft представляют собой наиболее точно измеренные значения среди всех сверхразрешённых бета-переходов .

См. также

• Изотопы алюминия

Ссылки