鉍-209

鉍-209，209Bi
基本
符號 209Bi
名稱 鉍-209, Bi-209
原子序 83
中子數 126
核質數據
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−
過剩能量 −18 258.461± 2.4 keV
結合能 7847.987± 1.7 keV
衰變模式
衰變類型 衰變能量 (MeV)
α衰變 3.1373
鉍的同位素
完整核素表

鉍-209（Bi）是鉍的同位素之一，具有極微弱的放射性，半衰期長達1.9×10年。是鉍最穩定的同位素，也是所有發生α衰變的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。

衰變特性

長期以來，人們認爲鉍-209是所有元素中最重的穩定同位素，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衰變的半衰期約爲1.9×1019年。現在公認最穩定的最大質量數核素是鉛-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，鉍-209衰變産生3.14兆電子伏的α粒子，並嬗變爲鉈-205：[4]

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

由於鉍-209超長的半衰期，對於其應用來說，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；這一殊榮屬於碲-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，義大利大薩索國家實驗室（Laboratori Nazionali del Gran Sasso）團隊驗證了鉍-209α衰變的半衰期值，他們報告的數據是(2.01±0.08)×1019年。他們還發現了鉍-209經α衰變到鉈-205的第二種路徑，即從鉍-209衰變為鉈-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

210Po可通過在核反應爐中用中子轟擊209Bi來製造。全世界每年210Po的產量約為100克左右。[12]

核合成

在漸近巨星支的紅巨星中，鉍-209和釙-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鐘。[13]

參見

腳註

相鄰較輕同位素:
鉍-208 		鉍-209是
鉍的同位素 		相鄰較重同位素:
鉍-210
母同位素：
砈-213 (α)
釙-209 (β+)
鉛-209 (β−) 		鉍-209的
衰變鏈 		衰變產物為
鉈-205 (α)

參考文獻

  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 [2020-12-18]. （原始內容存檔於2017-12-13）. 
  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. [2020-12-18]. （原始內容存檔於2021-04-14）. 
  5. ^ Philip A. Seeger; William A. Fowler; Donald D. Clayton. Nucleosynthesis of Heavy Elements by Neutron Capture. clemson.edu. NASA. [2020-12-21]. （原始內容存檔於2021-04-28）. 
  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]. （原始內容存檔於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 可免費查閱. doi:10.1051/0004-6361/201525830. 
  9. ^ Lawrence, C. R. Planck 2015 Results (PDF). 2015-03-18 [2016-11-24]. （原始內容 (PDF)存檔於2016-11-24）. 
  10. ^ J.W. Beeman; et al. 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 可免費查閱. doi:10.1103/PhysRevLett.108.062501. 
  11. ^ Particle lifetimes from the uncertainty principle. [2020-12-18]. （原始內容存檔於2020-11-12）. 
  12. ^ Swiss study: Polonium found in Arafat's bones. Al Jazeera. [2013-11-07]. （原始內容存檔於2020-05-26）. 
  13. ^ Chaisson, Eric, and Steve McMillan. Astronomy Today. 6th ed. San Francisco: Pearson Education, 2008.