タンタルの同位体

天然タンタル（₇₃ Ta）は2つの安定同位体で構成されています：¹⁸¹ Ta（99.988%）と^{180メートル}
タ
（0.012％）。

また、人工放射性同位体が 35 種類知られているが、その中で最も長寿命なものは半減期が 1.82 年の¹⁷⁹ Ta、次いで半減期が 114.43 日の 182 Ta、^5.1日の183 Ta、および半減期が 56.56 時間の¹⁷⁷ Ta である。他の同位体の半減期はすべて 1 日未満で、ほとんどが 1 時間未満である。また、多数の異性体が存在し、最も安定しているのは ( ^180m Ta 以外)半減期が 2.36 時間の^{178m1 Ta である。タンタルのすべての同位体および}核異性体は、放射性であるか観測的に安定しているかのいずれかであり、つまり、放射性であると予測されるが、実際の崩壊は観測されていないことを意味する。

タンタルは核兵器の「塩漬け」物質として提案されている（コバルトは別のよく知られた塩漬け物質である）。爆発する熱核兵器からの強力な高エネルギー中性子束によって照射された¹⁸¹ Taのジャケットは、放射性同位元素に変化する。¹⁸²
タ
半減期は114.43日で、約1.12  MeVのガンマ線を発生し、数か月間兵器の放射性降下物の放射能を大幅に増加させます。このような兵器が製造、テスト、使用されたことは知られていません。 ^[4]吸収線量（グレイで測定）から実効線量（シーベルトで測定）への変換係数はガンマ線の場合1であるのに対し、アルファ線の場合は50です（つまり、ガンマ線量1グレイは1シーベルトに相当し、アルファ線量1グレイは50シーベルトに相当します）。ガンマ線は遮蔽によって減衰するだけで、止めることはできません。そのため、アルファ粒子は組み込まれなければ効果を発揮しませんが、ガンマ線は近接するだけで効果を発揮します。軍事用語で言えば、これにより、ガンマ線兵器は、線量が十分に高い限り、どちらの側からも領域を遮断することができます。一方、大量のガンマ線を放出しないアルファ放射体による放射能汚染は、物質が組み込まれないようにすることで対抗することができます。

核種^{180メートル}
タ
（mは準安定状態を表す）は、基底状態よりも安定している数少ない核異性体の一つである。この点では特異ではないが（この特性はビスマス210m（^210m Bi）やアメリシウム242m（^{242m Am）など他の核種にも共通している）、}観測的に安定している点で例外的である。崩壊​​はこれまで観測されていない。対照的に、基底状態の核種¹⁸⁰
タ
半減期はわずか8時間です。

^{180メートル}
タ
は、3つの方法で崩壊するのに十分なエネルギーを持っています：異性体遷移から基底状態への¹⁸⁰
タ
、ベータ崩壊から¹⁸⁰
わ
、または電子捕獲¹⁸⁰
HF
^{しかし、これらの理論的に起こり得る崩壊モードからの放射能はこれまで観測されていない。2023年現在、 180m} Taの半減期は実験観測から少なくとも2.9 × 10 ¹⁷ (290京)年。^{[6] [8] [9]}非常にゆっくりとした崩壊は^{180メートル}
タ
は、その高いスピン（9単位）と、それより低いスピン状態に起因する。ガンマ崩壊やベータ崩壊では、1回のステップで多くの角運動量単位を除去する必要があるため、プロセスは非常に遅くなる。^[10]

この安定性のおかげで、^{180メートル}
タ
は原始核種であり、自然界で唯一存在する核異性体（短寿命の放射性核種および宇宙線起源核種を除く）である。また、安定同位体を持つ元素の中では、宇宙で最も希少な原始核種でもある。熱エネルギーk _B T =のs 過程恒星環境では、26  keV（すなわち3億ケルビンの温度）では、核異性体は完全に熱化されると予想され、¹⁸⁰ Taはスピン状態間を急速に遷移し、その全体的な半減期は11時間になると予測されます。^[11]

これは陽子数と中性子数がともに奇数であるわずか5つの安定核種のうちの1つであり、他の4つの安定な奇数核種は2H ^、 6Li ^、 10B ^、 14N^である。^[12]

• 同位体質量:
  • 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
• 同位体組成と標準原子質量:
  • de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl ; De Bièvre, Paul ; Hidaka, Hiroshi ; Peiser, H. Steffen ; Rosman, Kevin JR ; Taylor, Philip DP (2003). 「元素の原子量。レビュー 2000 (IUPAC 技術レポート)」。純粋および応用化学。75 (6): 683– 800。doi : 10.1351/pac200375060683。
  • Wieser, Michael E. (2006). 「元素の原子量 2005 (IUPAC 技術レポート)」.純粋および応用化学. 78 (11): 2051– 2066. doi : 10.1351/pac200678112051 .
• 「ニュースとお知らせ: 標準原子量の改訂」国際純正応用化学連合。2005 年 10 月 19 日。
• 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
  • 国立核データセンター。「NuDat 2.x データベース」。ブルックヘブン国立研究所。
  • ホールデン、ノーマン E. (2004)。「11. 同位体の表」。ライド、デビッド R. (編)。CRC化学および物理学ハンドブック(第 85 版)。フロリダ州ボカラトン: CRC プレス。ISBN 978-0-8493-0485-9。