铋-209



铋-209209Bi)是同位素之一,是所有發生α衰變放射性同位素中已知半衰期最長的。它有83個質子和126個中子,原子質量爲208.9803987原子質量單位。其中子數126為幻數,因此具有特別的穩定性。

铋-209,209Bi
基本
符號209Bi
名稱铋-209, Bi-209
原子序83
中子數126
核素数据
豐度100%
半衰期2.01×1019 years[1]
母同位素209Pb (β)
209Po (β+)
213At (α)
衰變產物205Tl
原子量208.9803987 u
自旋9/2−
过剩能量−18 258.461± 2.4 keV
结合能7847.987± 1.7 keV
衰變模式
衰变类型衰变能量 (MeV)
α衰變3.1373
鉍的同位素
完整核素表

衰變特性编辑

長期以來,人們認爲铋-209是所有元素中最重的穩定核素,但2003年,法國奧賽天體物理和空間研究所的一個研究小組發現209Bi具有放射性,其發生α衰變半衰期約爲1.9×1019年。現在公認最穩定的最大質量數核素鉛-208,其理論半衰期爲4.6×1019年。[2][3]

在不受外界影響的情況下,铋-209衰變産生3.14兆電子伏的α粒子,並嬗變铊-205[4]

 

在人工干預下(比如在反應堆中或使用加速器),铋-209可以參加鉛-铋中子俘獲循環。鉛-206/207/208直到铋-209都可以參加這一循環,但是俘獲截面都相當低。[5][6]

由于铋-209超長的半衰期,對于其應用來說,209Bi仍然可以被當作非放射性物質處理。它的放射性比人體的放射性低得多,因此不會造成任何意義上的輻射傷害。雖然209Bi創造了α衰變的半衰期記錄,但其半衰期並不是實驗上確認的放射性核素中最長的;這一殊榮屬于-128(128Te),其雙β衰變的半衰期估計爲7.7×1024年。[7]而當今宇宙年齡不過為(1.3799±0.021)×1010年。[8][9]

2012年,意大利大薩索國家實驗室(Laboratori Nazionali del Gran Sasso)團隊驗證了铋-209α衰變的半衰期值,他們報告的數據是(2.01±0.08)×1019年。他們還發現了铋-209經α衰變到铊-205的第二種路徑,即從铋-209衰變為铊-205第一激發態。這個反應的半衰期更長,估計爲1.66×1021年。[10]盡管這兩個半衰期都比碲-128的半衰期短,但其α粒子能譜的半峰寬是目前觀測到最小的,根據海森堡測不准原理估計分別爲ΔΕ~5.5×10-43eV和ΔΕ~1.3×10-44eV。[11]

用途编辑

210Po可通過在核反應堆中用中子轟擊209Bi來制造。全世界每年210Po的產量約為100克左右。[12]

核合成编辑

漸近巨星支紅巨星中,铋-209和钋-210經由S-過程(慢速過程)通過中子俘獲而形成。此二核素是S-過程產生的最重元素。所有比它們更重的元素都是在R-過程(快速過程)中形成的,該過程發生在超新星爆發前十五分钟。[13]

參見编辑

腳註编辑

相邻较轻同位素:
铋-208
铋-209是
同位素
相邻较重同位素:
铋-210
母同位素
砹-213 (α)
釙-209 (β+)
鉛-209 (β)
铋-209的
衰變鏈
衰變產物
鉈-205 (α)

參考文獻编辑

  1. ^ Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties (PDF). Chinese Physics C. 2017, 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. 
  2. ^ Dumé, Belle. Bismuth breaks half-life record for alpha decay. Physicsweb. 2003-04-23. 
  3. ^ Marcillac, Pierre de; Noël Coron; Gérard Dambier; Jacques Leblanc; Jean-Pierre Moalic. Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth. Nature. April 2003, 422 (6934): 876–878. Bibcode:2003Natur.422..876D. PMID 12712201. doi:10.1038/nature01541. 
  4. ^ Isotope data for americium-241 in the Periodic Table. 
  5. ^ Philip A. Seeger; William A. Fowler; Donald D. Clayton. Nucleosynthesis of Heavy Elements by Neutron Capture. clemson.edu. NASA. [2020-12-21]. 
  6. ^ D.D Clayton; W.A Fowler; T.E Hull; B.A Zimmerman. Neutron capture chains in heavy element synthesis. Annals of Physics: 331–408. doi:10.1016/0003-4916(61)90067-7. 
  7. ^ Archived copy. [2013-01-10]. (原始内容存档于2011-09-28).  Tellurium-128 information and half-life. Accessed July 14, 2009.
  8. ^ Planck Collaboration. Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters (See PDF, page 32, Table 4, Age/Gyr, last column).. Astronomy & Astrophysics. 2016, 594: A13. Bibcode:2016A&A...594A..13P. arXiv:1502.01589. doi:10.1051/0004-6361/201525830. 
  9. ^ Lawrence, C. R. Planck 2015 Results (PDF). 2015-03-18 [2016-11-24]. (原始内容 (PDF)存档于2016-11-24). 
  10. ^ J.W. Beeman; 等. First Measurement of the Partial Widths of 209Bi Decay to the Ground and to the First Excited States. Physical Review Letters. 2012, 108 (6): 062501. PMID 22401058. arXiv:1110.3138. doi:10.1103/PhysRevLett.108.062501. 
  11. ^ Particle lifetimes from the uncertainty principle. 
  12. ^ Swiss study: Polonium found in Arafat's bones. Al Jazeera. [2013-11-07]. 
  13. ^ Chaisson, Eric, and Steve McMillan. Astronomy Today. 6th ed. San Francisco: Pearson Education, 2008.