アルミニウム-26

アルミニウム26（^26Al、Al-26）は、化学元素アルミニウムの放射性同位体であり、陽電子放出または電子捕獲によって安定なマグネシウム26に崩壊します。26Alの半減期は717 , 000年です。これは^{、同位体が}原始核種として存続するには短すぎますが、少量は原子と宇宙線陽子の衝突によって生成されます。^{[ 3 ]}

アルミニウム26の崩壊では、ガンマ線とX線も発生します。^{[ 4 ]} X線とオージェ電子は、娘核種であるマグネシウム²⁶の励起された原子殻から放出されます。これは、電子捕獲によって通常、下位の副殻の1つに穴が残るためです。

放射性物質であるため、通常は少なくとも5センチメートル（2インチ）の鉛の後ろに保管されます。26Alとの接触は^放射能汚染を引き起こす可能性があります。そのため、移送、使用、保管には特別な道具が必要です。^{[ 4 ]} 

アルミニウム26は、隕石や彗星の地球年代を計算するために使用できます。これは、ベリリウム10とともにシリコンの核破砕によって地球外天体でかなりの量生成されますが、地球に落下すると、^{26Alの生成は停止し、他の}宇宙線生成核種に対する相対的な存在量が減少します。地球上にアルミニウム26源がないのは、地球の大気が地表および下部対流圏のシリコンと宇宙線との相互作用を遮断しているためです。したがって、サンプル中の^26Alの量を使用して、隕石が地球に落下した日付を計算することができます。^{[ 3 ]}

アルミニウム26の崩壊による1809 keVのガンマ線放出は、銀河中心 から観測された最初のガンマ線放出であった。この観測は1984年にHEAO-3衛星によって行われた。^{[ 5 ] [ 6 ]}

^{26Alは主に}超新星爆発で生成され、星間物質中に多くの放射性核種が放出されます。この同位体は惑星天体の進化に不可欠であると考えられており、集積中の微惑星を融解および分化させるのに十分な熱を提供します。これは、小惑星1ケレスと4ベスタの初期の歴史中に起こったことが知られています。^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 26Alは、}土星の衛星イアペトゥスの特異な形状に役割を果たしたと仮説が立てられています。イアペトゥスは著しく扁平で扁平な形状をしており、これは初期の歴史において自転速度が著しく速く、自転周期が¹⁷時間程度であった可能性を示唆しています。26Alからの加熱により、イアペトゥスが冷却されて静水圧平衡に戻るには硬くなりすぎる前に、この高速自転周期に適合するのに十分な熱が供給された可能性があります。^{[ 10 ]}

未知のタイプの新星であるCK Vulpeculaeに^26Al同位体として一フッ化アルミニウム分子が存在することは、太陽系外放射性分子の最初の確固たる証拠となる。^{[ 11 ]}

太陽系初期における小天体の既知の融解^{[ 12 ]}を考慮すると、 HC Ureyは、自然界に存在する長寿命放射性原子核（^40K、^238U、^235U、^232Th）では熱源として不十分であると指摘した。彼は、新しく形成された星の短寿命原子核からの熱源がその源である可能性があり、^26Alが最も可能性の高い選択肢であると特定した。^{[ 13 ] [ 14 ]}この提案は、原子核の恒星核合成の一般的な問題が知られたり理解されたりするずっと前になされたものである。この推測は、Simanton、Rightmire、Long、KohmanによるMgターゲットでの26Al^の発見に基づいている。 ^{[ 15 ]}

彼らの探索は、これまでトレーサーとして有用なアルミニウムの放射性同位体が知られていなかったために行われた。理論的考察では、長寿命の^26Alが存在するはずであると示唆されていたが、その寿命は当時知られておらず、^{10⁴ 年}から 10⁶^{年と推定されるだけであった。26Al}の探索は、消滅した放射性核種^129Iの発見からずっと後の何年も後に行われた。129Iは、その形成の約 10⁸^年以内の核合成が太陽系に寄与したことを示している。隕石サンプルを提供する小惑星物質は、太陽系初期に由来することが長い間知られていた。^{[ 16 ]}

1969年に落下したアジェンデ隕石には、カルシウムとアルミニウムに富む包有物（CAI）が豊富に含まれていた。これらは非常に難揮発性の物質であり、高温の太陽星雲からの凝縮物であると解釈された。^{[ 17 ] [ 18 ]}は、これらの物体中の酸素が^16Oで約5%増加している一方で、^17O / ^18Oは地球と同じであることを発見した。これは明らかに、おそらく恒星起源の核元素である可能性のある豊富な元素に大きな影響があることを示している。これらの物体には、87Sr/86Srが非常に低いストロンチウムが含まれていることが^判明し^{、これは、これらの物体が以前に分析された隕石物質よりも数百万年古く、この種の物質は26Al}の探索に値することを示唆している。^{[ 19 ]}

非常に古い物質に²⁶ Alが存在することを証明するには、サンプルに²⁷ Al/ ²⁴ Mgの比率と相関する²⁶ Mg/ ²⁴ Mg の明確な過剰が含まれていることを証明する必要があります。安定な^{27 Al は、消滅した26} Alの代替物となります。異なる²⁷ Al/ ²⁴ Mg 比率は、サンプル内の異なる化学相と結びついており、CAI の結晶の成長に関連する通常の化学分離プロセスの結果です。Leeら^{[ 20 ] [ 21 ]は、 26} Al の存在比率が 5×10 ^{−5 (この同位体を定量化する標準的な方法である27} Alに対する相対値) であることを明確に示しました。^値( ²⁶ Al/ ²⁷ Al ~ 5 × 10 ⁻⁵ ) は現在、初期太陽系サンプルの高値として一般的に確立されており、初期太陽系の改良された時間スケールのクロノメーターとして一般的に使用されています。値が低いほど、形成時期がより最近であることを示唆する。この²⁶ Al が太陽系形成以前の恒星起源であるとすれば、太陽系の形成と爆発した星での生成との間に時間的に密接な関連があることを示唆する。非常に初期のものと考えられていた多くの物質 (例えばコンドリュール) は、数百万年後に形成されたようである。^{[ 22 ]}明らかに恒星起源の他の消滅した放射性原子核が当時発見されていた。^{[ 23 ]}  

^{26Alが主要な}ガンマ線源として星間物質中に存在することは、高エネルギー天文観測所プログラムの開発まで調査されていませんでした。冷却Ge検出器を備えたHEAO-3宇宙船は、 銀河中心部から分布する^26Al源からの 1.808 MeVのガンマ線を明確に検出しました。^{[ 5 ]}これは約2太陽質量の^26Alに相当します。この発見は、銀河内のCOMPTEL望遠鏡を使用したコンプトンガンマ線観測所の観測によって大きく拡張されました。 ^{[ 24 ]}その後、^60Fe線（1.173  MeVと1.333 MeV）も検出され、 ^{60Feから26Al}への 相対的な崩壊率が^60Fe / ^26Al～ 0.11であることが示されました。^{[ 25 ]}  

隕石の化学的破壊によって生成されたスラッジ中の²² Neのキャリアを調査する中で、E. Anders とシカゴのグループは、ミクロンサイズの耐酸性超難燃性物質 (例えば C、 SiC ) のキャリア粒子を発見した。キャリア粒子は、以前の星からの周星凝縮物であることが明確に示され、²⁶ Alの崩壊による²⁶ Mg/ ^{24 Mg の非常に大きな増加をしばしば含み、 26} Al/ ²⁷ Al は 0.2 に近づくこともあった。^{[ 26 ] [ 27 ]}

遮蔽されていない物質（隕石）における宇宙線との相互作用によって生成される^26Alは、宇宙線への最後の曝露時期をモニターする指標として用いられる。検出された最大量は、太陽系のごく初期に発見された初期量よりもはるかに少ない。

1954 年以前、アルミニウム 26m の半減期は 6.3 秒と測定されていた。^{[ 28 ]}これがアルミニウム 26 の準安定状態 (異性体)の半減期である可能性があると理論化された後、ピッツバーグ大学のサイクロトロンでマグネシウム26とマグネシウム 25に重水素を照射することにより基底状態が生成された。^{[ 15 ]}最初の半減期は 10⁶^年の範囲であると決定された。アルミニウム 26 準安定状態のフェルミベータ崩壊半減期は、標準模型の 2 つの構成要素、すなわち保存ベクトル電流仮説とカビボ・小林・益川行列の必要ユニタリ性の実験的検証において興味深い。^{[ 29 ]}この崩壊は超許容である。 2011年の^26mAlの半減期の測定値は6346.54 ± 0.46（統計）± 0.60（システム）ミリ秒である。^{[ 30 ]}

• アルミニウムの同位体
• 放射年代測定 §  26Al – 26Mgクロノメーター
• 表面露出年代測定