カルシウムの同位体

カルシウム（_{20Ca ）には、} ^{35Caから60Ca}までの26種類の同位体が知られています。安定同位体は5種類（^40Ca、^42Ca、^43Ca、^44Ca、^46Ca）あり、さらに半減期が非常に長いため実質的に安定同位体である同位体（ ^48Ca）が1種類あります。最も豊富な同位体である^40Caと、希少な^46Caは、理論的にはエネルギー的に不安定ですが、その崩壊は観測されていません。カルシウムには、半減期が99,400年の宇宙線生成同位体である^{41Caもあります。}空気中で生成される宇宙線生成同位体とは異なり、^41Caは岩石や土壌中の固体^40Caが中性子によって活性化されることで生成されます。その生成の大部分は、宇宙線生成中性子束がまだ十分に強い土壌層の上部1メートルで起こります。最も安定な人工同位体は、半減期162.61日の^45Caと、半減期4.536日の^{47Caである。その他のカルシウム同位体の半減期はすべて数分以下である。}

⁴⁰ Ca は天然カルシウムの約 97% を占め、主に恒星での核合成 (アルファ過程) によって生成されます。しかし、^{40 Ar と同様に、一部の40} Ca は放射性起源であり、⁴⁰ Kの放射性崩壊によって生成されます。K -Ar 年代測定は地質学で広く使用されてきましたが、自然界における⁴⁰ Caの存在は、初期の研究では K-Ca 年代測定の普及を妨げ、20 世紀にはほんの一握りの研究しかありませんでした。しかし、ますます高精度な熱イオン化 ( TIMS ) および衝突セル多重コレクタ誘導結合プラズマ質量分析法( CC-MC-ICP-MS ) 技術を使用した現代の技術は、 Rb-Sr 年代測定 と同様の方法で、 K-Ca 年代測定^{[ 4 ] [ 5 ]}に成功裏に使用され、下部大陸地殻からの K 損失の決定^{[ 6 ]}やさまざまな地質貯留層からのカルシウム寄与のソース追跡にも使用されています。^{[ 7 ] [ 8 ]}

カルシウムの安定同位体変異（最も一般的には^44Ca / ^40Caまたは^44Ca / ^42Caで、デルタ表記では「δ44Ca」および「δ44/42Ca」と表記される^）は^、骨粗鬆症の早期診断^{[ 9 ]}から火山噴火の時間スケールの定量化まで、自然科学のさまざまな用途で広く使用されています。^{[ 10 ]}その他の応用例としては、CO ₂注入サイトにおける炭素隔離効率の定量化^{[ 11 ]}、海洋酸性化の理解^{[ 12 ]}、花崗岩^{[ 13 ]}や炭酸塩岩^{[ 14 ]}の形成など、普遍的および稀なマグマ過程の調査、恐竜を含む現代および古代の栄養網の追跡^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]、}古代人の離乳習慣の評価^{[ 18 ]}、その他多数の新たな応用例が挙げられます。

カルシウム48は、中性子数28の二重魔法核であり、軽い原始核としては異常に中性子過剰です。約5.6× ^10¹⁹年の極めて長い半減期で二重ベータ崩壊によって崩壊しますが、理論的には単一ベータ崩壊も可能です。この崩壊はsd核殻モデルで解析でき、他のどの二重ベータ崩壊よりもエネルギーが高い（4.27 MeV ）です。^{[ 23 ]}中性子過剰^{[ 24 ]}および超重^{[ 25 ]}同位体の前駆体として使用されます。  

カルシウム60は、2020年現在、最も重い同位体として知られている。[ ^{1 ]} 2018年に理化学研究所で^59Caと他の元素の7つの同位体とともに初めて観測された^{[ 26 ]}その存在は、少なくとも^70Caまでの偶数Nのカルシウム同位体が存在することを^示唆しており、^{59Caはおそらく奇数}Nの最後の結合同位体である。^{[ 27 ]}以前の予測では、最も重い偶数同位体は^60Caにあり、^59Caは非結合であると推定されていた。^{[ 26 ]}

中性子過剰領域では、N = 40 が魔法数となるため、^{60 Ca は68} Ni同位体で観察されるように、おそらく二重魔法核であると考えられていました。^{[ 28 ] [ 29 ]}しかし、その後の近傍核種⁵⁶ Ca、⁵⁸ Ca、および^{62 Ti の分光学的測定では、代わりに64} Cr の周囲に存在することが知られている反転の島上に位置すると予測されています。^{[ 29 ] [ 30 ]}

カルシウム以外の娘製品

• チタンの同位体
• スカンジウムの同位体
• カリウムの同位体
• アルゴンの同位体

• C. マイケル・ホーガン。2010年。カルシウム。A. ジョーゲンソンおよびC. クリーブランド編。地球百科事典、米国科学環境評議会、ワシントンD.C.

• 国立同位体開発センター公式サイト
• バークレー研究所同位体プロジェクトのカルシウム同位体データ