アスタチンの同位体

アスタチンの同位体（₈₅ At）
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アスタチン( ₈₅ At) には 41 の同位体が知られており、すべて放射性です。その質量数は188 から 229 です (ただし、^{189 At は未発見)。また、24 の}準安定励起状態も知られています。最も長寿命の同位体は²¹⁰ At で、半減期は 8.1 時間です。自然に発生する崩壊系列に存在する最も長寿命の同位体は²¹⁹ At で、半減期は 56 秒です。

同位体のリスト

^ ^m At – 励起核異性体。
^ ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
^ # – # でマークされた原子質量: 値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されました。
^ 崩壊のモード:
^ 太字の斜体記号は娘製品です – 娘製品はほぼ安定しています。
^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数によるスピンを示します。
^ ab # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種の傾向 (TNN) から導き出されたものです。
^理論的にはβ ⁺崩壊して²¹² Po、またはβ ^{−崩壊して}²¹² Rnになる可能性がある^[5]^[1]^[6]
^理論的には ²¹³ Poへの電子捕獲が可能^[7]
^ ab理論的には ²¹⁴ Atへの異性体遷移が可能^[1]
^ ab ²³⁵ Uの中間崩壊生成物
^理論的には ²¹⁶ Poへの電子捕獲または²¹⁶ Rnへの^β-崩壊が可能^[5]^[1]^[8]
^ ²³⁷ Npの中間崩壊生成物
^ ²³⁸ Uの中間崩壊生成物

アルファ崩壊

アスタチンには 23 の核異性体(励起状態にある1 つ以上の核子 (陽子または中性子) を持つ原子核) がある。核異性体は「メタ状態」とも呼ばれる。これは、系の内部エネルギーが「基底状態」(内部エネルギーが最も低い状態) よりも高いことを意味し、前者は後者に崩壊する可能性が高い。各同位体には複数の異性体が存在する可能性がある。最も安定しているのはアスタチン-202m1 で^[c] 、半減期は約 3 分である。これは、同位体 203～211 および 220 を除くすべての基底状態の半減期よりも長い。最も不安定なのはアスタチン-214m1 で、その半減期は 265 ns で、アスタチン-213 を除くすべての基底状態の半減期よりも短い。^[5]

アルファ崩壊エネルギーは、他の重元素と同じ傾向をたどります。^[10]軽いアスタチン同位体はアルファ崩壊エネルギーが非常に高く、原子核が重くなるにつれて低くなります。しかし、アスタチン211は前の同位体よりも大幅に高いエネルギーを持っています。これは、126個の中性子を持つ原子核を持ち、126は魔法の数字（満たされた中性子殻に相当）だからです。前の同位体と半減期が似ているにもかかわらず（アスタチン210では8.1時間、アスタチン211では7.2時間）、アルファ崩壊の確率は後者の方がはるかに高く、41.8％対0.18％です。^[5]^[d]次の2つの同位体はさらに多くのエネルギーを放出し、アスタチン213はすべてのアスタチン同位体の中で最も多くのエネルギーを放出します。このため、アスタチン同位体の中で最も寿命が短いです。^[10]より重いアスタチン同位体はより少ないエネルギーを放出するにもかかわらず、長寿命のアスタチン同位体は存在しない。これは、ベータ崩壊の役割が増大しているためである。^[10]この崩壊モードは、アスタチンにとって特に重要である。1950 年には早くも、この元素にはベータ安定同位体 (すなわち、ベータ崩壊をまったく起こさない同位体) は存在しないと仮定されていたが、^[11]原子核質量測定により、 ^{215 At は}A = 215のすべての同重体の中で最も質量が小さいため、実際にはベータ安定であることが明らかになっている。 ^{[12]ベータ崩壊モードは、}^212-216 At とその異性体を除く他のすべてのアスタチン同位体で発見されている。 ^[5]^{[1]他の同位体の中で、アスタチン 210 およびより軽い同位体は}陽電子放出により崩壊する。アスタチン 217 およびより重い同位体はベータ崩壊を起こす。アスタチン-211は電子捕獲によって崩壊する。^[5]アスタチン-212とアスタチン-216はどちらの方法でも崩壊すると予想される。

アスタチンの最も安定した同位体はアスタチン-210で、半減期は約8.1時間です。この同位体の主な崩壊モードは、比較的長寿命のアルファ放射体であるポロニウム-210への陽電子放出です。アスタチンの同位体のうち、半減期が1時間を超えるのは207から211までの5つだけです。最も不安定な基底状態同位体はアスタチン-213で、半減期は約125ナノ秒です。これはアルファ崩壊して、極めて長寿命（実際には安定）の同位体であるビスマス-209になります。^[5]

参照

^ 表の「質量超過」という語の下には、実際の質量超過ではなくエネルギー当量が示されています。「質量超過娘」は、同位体の娘とアルファ粒子の質量超過の合計のエネルギー当量を表します。「アルファ崩壊半減期」は、アルファ以外の崩壊モードが省略されている場合の半減期を指します。
^ アスタチン 221 はアルファ崩壊を起こすことが示されていないため、アルファ崩壊エネルギーは理論上のものです。質量過剰の値は測定されたものではなく計算されたものです。
^ 「m1」は、この同位体の状態が基底状態よりもエネルギーが高い次の状態であることを意味します。「m2」などの指定は、さらに高いエネルギー状態を指します。アスタチン-216m のように確立されたメタ状態が 1 つしかない場合は、この数字を省略できます。他の指定方法もあることに注意してください。
^ これは、アルファ以外の崩壊モードを省略すると、アスタチン 210 のアルファ半減期は 4,628.6 時間 (128.9 日)、アスタチン 211 のアルファ半減期は 17.2 時間 (0.9 日) になることを意味します。したがって、アスタチン 211 は軽い同位体よりもアルファ崩壊に対して安定性が低く、同じ期間内にアルファ崩壊を起こす可能性が高くなります。

参考文献

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同位体質量:
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半減期、スピン、異性体データは、以下のソースから選択されています。
- アウディ、ジョルジュ。ベルシヨン、オリヴィエ。ジャン・ブラショー。Wapstra、Aaldert Hendrik (2003)、「核および崩壊特性の NUBASE 評価」、核物理学 A、729 : 3–128、Bibcode :2003NuPhA.729....3A、doi :10.1016/j.nuclphysa.2003.11。 001
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[2] At – 励起核異性体。

[3] ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。

[TMS-4] # – # でマークされた原子質量: 値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されました。

[5] 崩壊のモード:

[6] 太字の斜体記号は娘製品です – 娘製品はほぼ安定しています。

[7] ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数によるスピンを示します。

[TNN-8] # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種の傾向 (TNN) から導き出されたものです。

[5-14] ^理論的にはβ ⁺崩壊して²¹² Po、またはβ ^{−崩壊して}²¹² Rnになる可能性がある^[5]^[1]^[6]

[6-16] ^理論的には ²¹³ Poへの電子捕獲が可能^[7]

[ISO-17] 理論的には ²¹⁴ Atへの異性体遷移が可能^[1]

[as-18] ²³⁵ Uの中間崩壊生成物

[7-20] ^理論的には ²¹⁶ Poへの電子捕獲または²¹⁶ Rnへの^β-崩壊が可能^[5]^[1]^[8]

[21] ²³⁷ Npの中間崩壊生成物

[23] ²³⁸ Uの中間崩壊生成物

[24] 表の「質量超過」という語の下には、実際の質量超過ではなくエネルギー当量が示されています。「質量超過娘」は、同位体の娘とアルファ粒子の質量超過の合計のエネルギー当量を表します。「アルファ崩壊半減期」は、アルファ以外の崩壊モードが省略されている場合の半減期を指します。

[25] アスタチン 221 はアルファ崩壊を起こすことが示されていないため、アルファ崩壊エネルギーは理論上のものです。質量過剰の値は測定されたものではなく計算されたものです。

[26] 「m1」は、この同位体の状態が基底状態よりもエネルギーが高い次の状態であることを意味します。「m2」などの指定は、さらに高いエネルギー状態を指します。アスタチン-216m のように確立されたメタ状態が 1 つしかない場合は、この数字を省略できます。他の指定方法もあることに注意してください。

[28] これは、アルファ以外の崩壊モードを省略すると、アスタチン 210 のアルファ半減期は 4,628.6 時間 (128.9 日)、アスタチン 211 のアルファ半減期は 17.2 時間 (0.9 日) になることを意味します。したがって、アスタチン 211 は軽い同位体よりもアルファ崩壊に対して安定性が低く、同じ期間内にアルファ崩壊を起こす可能性が高くなります。

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[13] 「212Atの採用レベル」（PDF）。NNDC核種チャート。

[15] 「213Atの採用レベル」（PDF）。NNDC核種チャート。

[19] 「216Atの採用レベル」（PDF）。NNDC核種チャート。

[22] キュービス、JG;アンドレーエフ、ＡＮ。バーザフ、AE。アンデル、B.アンタリック、S.テネシー州ココリオス。グッドエイカー、T.デイ。フョードロフ、DV;フェドセエフ、バーモント州。フェレール、R.ジョージア州フィンク。ガフニー、LP;ギース、L.ホイセ、M.カラニノバ、Z.コスター、U.バージニア州マーシュ。モルカノフ、PL;ロッセル、レバノン州。ローテ、Ｓ．セリバーストフ、メリーランド州。セルス、S.ショーディン、午前。 Stryjczyk、M. L.トゥルーズデール、V.ヴァン・ベベレン、C.ヴァン・ダッペン、P.ウィルソン、GL (2019-06-14)。「At218のα崩壊における微細構造」。物理的レビュー C . 99 (6)。アメリカ物理学会（APS）：064317。doi ：10.1103 / physrevc.99.064317。ISSN 2469-9985。S2CID 197508141 。

[FOOTNOTELavrukhinaPozdnyakov1966232-27] ラヴルーキナ & ポズドニャコフ 1966、p. 232.

[At-Kalervo-29] ランカマ、カレルボ (1956)。同位体地質学(第 2 版)。ペルガモンプレス。 p. 403.ISBN 978-0-470-70800-2。

[NUBASE2016-30] Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). 「NUBASE2016 による核特性の評価」(PDF) . Chinese Physics C . 41 (3): 030001. Bibcode :2017ChPhC..41c0001A. doi :10.1088/1674-1137/41/3/030001.