Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Алюминий-26,  26 Al
Общий
Символ26 Al
Именаалюминий-26, алюминий-26
Протоны13
Нейтронов13
Данные о нуклидах
Природное изобилиеслед (космогенный)
Период полураспада7,17 × 10 5 лет
Вращение5+
Режимы распада
Режим распадаЭнергия распада ( МэВ )
β +4,00414
ε4,00414
Изотопы алюминия
Полная таблица нуклидов

Алюминий-26 ( 26 Al , Al-26 ) представляет собой радиоактивный изотоп из химического элемента алюминия , разлагающихся либо позитронов или захвата электронов к стабильному магния -26. Полураспада от 26 Al 7.17 × 10 5 лет. Это слишком мало для того, чтобы изотоп выжил как первичный нуклид , но небольшое его количество образуется в результате столкновений атомов с протонами космических лучей . [1]

При распаде алюминия-26 также образуются гамма-лучи и рентгеновские лучи . [2] Рентгеновские лучи и оже-электроны испускаются возбужденной атомной оболочкой дочернего 26 Mg после захвата электрона, который обычно оставляет дыру в одной из нижних подоболочек.

Поскольку он радиоактивен, он обычно хранится за свинцом толщиной не менее 5 сантиметров (2 дюйма). Контакт с 26 Al может привести к радиологическому загрязнению, что потребует специальных инструментов для передачи, использования и хранения. [3]

Знакомства [ править ]

Алюминий-26 можно использовать для расчета возраста метеоритов и комет на Земле . Он производится в значительных количествах во внеземных объектах путем расщепления кремния вместе с бериллием-10 , хотя после падения на Землю производство 26 Al прекращается и его содержание по сравнению с другими космогенными нуклидами уменьшается. Отсутствие источников алюминия-26 на Земле является следствием того, что атмосфера Земли препятствует взаимодействию кремния на поверхности и нижней тропосфере с космическими лучами. Следовательно, количество 26 Al в образце можно использовать для расчета даты падения метеорита на Землю. [1]

Возникновение в межзвездной среде [ править ]

Распределение 26 Al в Млечном Пути

Гамма-излучение 1809 кэВ было первым наблюдаемым гамма-излучением из центра галактики. Наблюдение было выполнено спутником HEAO-3 в 1984 г. [4] [5]

Изотоп в основном образуется в сверхновых, выбрасывающих множество радиоактивных нуклидов в межзвездную среду . Считается, что изотоп обеспечивает достаточно тепла для малых планетных тел, чтобы различать их внутреннюю часть, как это было в ранней истории астероидов 1 Церера и 4 Веста . [6] [7] [8] Этот изотоп также имеет в гипотезах относительно экваториальной выпуклости Сатурна «с луной Япеты . [9]

История [ править ]

До 1954 года период полураспада алюминия-26 составлял 6,3 секунды. [10] После того, как было предположение , что это может быть периодом полураспада метастабильного состояния ( изомер ) алюминий-26, основное состояние было произведено путем бомбардировкой магния-26 и магний-25 с дейтронами в циклотроне в университете Питтсбурга . [11] Первый период полураспада составляет 10 6 лет.

Период полураспада ферми- бета-распада метастабильного состояния алюминия-26 представляет интерес для экспериментальной проверки двух компонентов Стандартной модели , а именно гипотезы сохраняющегося вектора тока и требуемой унитарности матрицы Кабиббо – Кобаяши – Маскавы. . [12] Распад сверхразрешен. 2011 Измерение периода полураспада 26m Al составляет 6346.54 ± 0,46 (статистические) ± 0,60 (система) миллисекунд. [13] Рассматривая известное плавление малых планетных тел в ранней Солнечной системе, Х.С. Юри отметил, что встречающиеся в природе долгоживущие радиоактивные ядра ( 40 K, 238 U, 235 U и 232Th) были недостаточными источниками тепла. Он предположил, что источником тепла могут быть короткоживущие ядра вновь образовавшихся звезд, и определил 26 Al как наиболее вероятный выбор. [14] [15] Это предложение было сделано задолго до того, как были известны или поняты общие проблемы звездного нуклеосинтеза ядер. Эта гипотеза была основана на обнаружении 26 Al в мишени из магния Simanton, Rightmire, Long & Kohman. [11]

Их поиск был предпринят потому, что до сих пор не было известного радиоактивного изотопа Al, который мог бы использоваться в качестве индикатора. Теоретические соображения показали, что должно существовать состояние 26 Al. Время жизни 26 Al тогда не было известно; он был оценен только между 10 4 и 10 6 годами. Поиски 26 Al проводились в течение многих лет, спустя много лет после открытия потухшего радионуклида 129 I (Рейнольдсом (1960, Physical Review Letters v 4, стр. 8)), которое показало, что вклад звездных источников сформировался ~ 10 8 лет назад. Солнце внесло свой вклад [ как? ]к смеси Солнечной системы. Давно известно, что астероидные материалы, из которых состоят образцы метеоритов, относятся к ранней Солнечной системе. [16]

Альенде метеорит , который упал в 1969 году, содержал обильные кальций-алюминиевые богатые включения (CAIS). Это очень тугоплавкие материалы, и их интерпретировали как конденсат горячей солнечной туманности . [17] [18] затем обнаружили, что содержание кислорода в этих объектах было увеличено до 16 O на ~ 5%, в то время как 17 O / 18 O было таким же, как у земных. Это ясно показало большой эффект в большом количестве элемента, который мог быть ядерным, возможно, из звездного источника. Затем было обнаружено, что эти объекты содержат стронций с очень низким содержанием 87 Sr / 86Sr указывает на то, что они были на несколько миллионов лет старше, чем проанализированный ранее метеоритный материал, и что этот тип материала заслуживает поиска 26 Al. [19] 26 Al присутствует сегодня в материалах Солнечной системы только в результате космических реакций на неэкранированных материалах на чрезвычайно [ количественно ] низком уровне. Таким образом, любой исходный 26 Al в ранней Солнечной системе теперь вымер.

Чтобы установить присутствие 26 Al в очень древних материалах, необходимо продемонстрировать, что образцы должны содержать явные избытки 26 Mg / 24 Mg, что коррелирует с соотношением 27 Al / 24 Mg. Таким образом, стабильный 27 Al является суррогатом вымершего 26 Al. Различные соотношения 27 Al / 24 Mg связаны с различными химическими фазами в образце и являются результатом обычных процессов химического разделения, связанных с ростом кристаллов в CAI. Ясное свидетельство присутствия 26 Al при соотношении содержаний 5 × 10 -5 было показано Ли и др. [20][21] Величина ( 26 Al / 27 Al ∼ 5 × 10 -5 ) в настоящее время обычно устанавливается как высокое значение в ранних образцах Солнечной системы и обычно используется в качестве точного хронометра шкалы времени для ранней Солнечной системы. Более низкие значения означают более позднее время формирования. Если это 26 Al является результатом додсолнечных звездных источников, то это подразумевает тесную временную связь между формированием Солнечной системы и образованием взрывающейся звезды. Многие материалы, которые считались очень ранними (например, хондры), по всей видимости, образовались несколько миллионов лет спустя (Hutcheon & Hutchison) [ необходима цитата ]. Затем были обнаружены другие потухшие радиоактивные ядра, которые явно имели звездное происхождение. [22]

То, что 26 Al присутствовало в межзвездной среде в качестве основного источника гамма-излучения, не было исследовано до разработки программы астрономической обсерватории высоких энергий. Космический аппарат HEAO-3 с охлаждаемыми Ge-детекторами позволил четко обнаружить гамма-линии с энергией 1,808 Мэв в центральной части галактики от распределенного источника из 26 Al. [4] Это представляет собой квази стационарные состояние запасы , соответствующие двум солнечных масс из 26 Al были распределено [ разъяснение необходимости ] . Это открытие было значительно расширено наблюдениями из обсерватории гамма-излучения Комптона.с помощью телескопа COMPTEL в галактике. [23] Впоследствии были обнаружены линии 60 Fe (1,173 и 1,333 Мэв), показывающие, что относительные скорости распада от 60 Fe до 26 Al составляют 60 Fe / 26 AL ~ 0,11. [24]

В поисках носителей 22 Ne в шламе, образовавшемся в результате химического разрушения некоторых метеоритов, Э. Андерсом и группой из Чикаго были обнаружены зерна носителя микронного размера, кислотостойкие сверхгнеупорные материалы (например, C, SiC ). Было ясно показано, что зерна-носители представляют собой околозвездные конденсаты от более ранних звезд и часто содержат очень большое увеличение содержания 26 Mg / 24 Mg в результате распада 26 Al с 26 Al / 27 Al, иногда приближающееся к 0,2 [25] [26]. Эти исследования зерен микронного размера стали возможны в результате развития масс-спектрометрии поверхностных ионов с высоким разрешением по массе с сфокусированным пучком, разработанной G. Slodzian и R.Castaing совместно с CAMECA Co.

Производство 26 Al в результате взаимодействия космических лучей в неэкранированных материалах используется в качестве средства контроля времени воздействия космических лучей. Эти количества намного ниже первоначальных запасов, обнаруженных в очень ранних обломках Солнечной системы.

См. Также [ править ]

  • Изотопы алюминия
  • Радиометрическое датирование § Хронометр 26Al - 26Mg
  • Датирование экспозиции поверхности

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Оверхольт, AC; Мелотт, А.Л. (2013). «Космогенное усиление нуклидов за счет осаждения из долгопериодических комет как проверка гипотезы воздействия более раннего дриаса». Земля и планетные буквы . 377–378: 55–61. arXiv : 1307.6557 . Bibcode : 2013E и PSL.377 ... 55O . DOI : 10.1016 / j.epsl.2013.07.029 . S2CID  119291750 .
  2. ^ "Паспорт безопасности нуклида Алюминий-26" (PDF) . www.nchps.org.
  3. ^ "Паспорт безопасности нуклида Алюминий-26" (PDF) . Национальное общество здоровья и физики . Проверено 13 апреля 2009 .
  4. ^ а б Махони, Вашингтон; Ling, JC; Уитон, Вашингтон; Якобсон, А.С. (1984). «Открытие HEAO 3 Al-26 в межзвездной среде». Астрофизический журнал . 286 : 578. Bibcode : 1984ApJ ... 286..578M . DOI : 10.1086 / 162632 .
  5. ^ Kohman, TP (1997). «Алюминий-26: нуклид на все времена года». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 219 (2): 165–176. DOI : 10.1007 / BF02038496 . S2CID 96683475 . 
  6. ↑ Московиц, Николай; Гайдос, Эрик (2011). «Дифференциация планетезималей и термические последствия миграции расплава». Метеоритика и планетология . 46 (6): 903–918. arXiv : 1101.4165 . Bibcode : 2011M & PS ... 46..903M . DOI : 10.1111 / j.1945-5100.2011.01201.x . S2CID 45803132 . 
  7. ^ Золотов, М.Ю. (2009). «О составе и дифференциации Цереры». Икар . 204 (1): 183–193. Bibcode : 2009Icar..204..183Z . DOI : 10.1016 / j.icarus.2009.06.011 .
  8. ^ Зубер, Мария Т .; Максуин, Гарри Y .; Бинзель, Ричард П .; Elkins-Tanton, Linda T .; Коноплив, Александр С .; Pieters, Carle M .; Смит, Дэвид Э. (2011). «Происхождение, внутреннее устройство и эволюция 4 Весты». Обзоры космической науки . 163 (1–4): 77–93. Bibcode : 2011SSRv..163 ... 77Z . DOI : 10.1007 / s11214-011-9806-8 . S2CID 7658841 . 
  9. ^ Керр, Ричард А. (2006-01-06). «Как ледяные спутники Сатурна получают (геологическую) жизнь». Наука . 311 (5757): 29. DOI : 10.1126 / science.311.5757.29 . PMID 16400121 . S2CID 28074320 .  
  10. ^ Hollander, JM; Perlman, I .; Сиборг, GT (1953). «Таблица изотопов». Обзоры современной физики . 25 (2): 469–651. Bibcode : 1953RvMP ... 25..469H . DOI : 10.1103 / RevModPhys.25.469 .
  11. ^ a b Симантон, Джеймс Р .; Райтмайр, Роберт А.; Long, Alton L .; Кохман, Трумэн П. (1954). «Долгоживущий радиоактивный алюминий 26». Физический обзор . 96 (6): 1711–1712. Bibcode : 1954PhRv ... 96.1711S . DOI : 10.1103 / PhysRev.96.1711 .
  12. ^ Скотт, Ребекка J; о'Киф, Грэм Дж; Томпсон, Максвелл N; Рассул, Роджер П. (2011). «Точное измерение периода полураспада фермиевского β-распада 26 Al (м)». Physical Review C . 84 (2): 024611. Bibcode : 2011PhRvC..84b4611S . DOI : 10.1103 / PhysRevC.84.024611 .
  13. ^ Finlay, P; Ettenauer, S; Ball, G.C; Лесли, Дж. Р.; Svensson, C.E; Андреою, К; Остин, RA E; Bandyopadhyay, D; Кросс, Д. С; Спрос, G; Джонголов, М; Garrett, P.E; Грин, К. Л; Гриньер, Г. Ф; Hackman, G; Leach, K. G; Пирсон, К. Дж .; Филлипс, А. А; Sumithrarachchi, C.S; Триамбак, S; Уильямс, С. Дж (2011). «Высокоточное измерение периода полураспада сверхдоступного β + -излучателя 26 Al (м)» . Письма с физическим обзором . 106 (3): 032501. DOI : 10,1103 / PhysRevLett.106.032501 . PMID 21405268 . 
  14. Перейти ↑ Urey, HC (1955). «Космическое изобилие калия, урана и тория и тепловой баланс Земли, Луны и Марса» . PNAS . 41 (3): 127–144. Bibcode : 1955PNAS ... 41..127U . DOI : 10.1073 / pnas.41.3.127 . PMC 528039 . PMID 16589631 .  
  15. Перейти ↑ Urey, HC (1956). «Космическое изобилие калия, урана и тория и тепловой баланс Земли, Луны и Марса» . PNAS . 42 (12): 889–891. Bibcode : 1956PNAS ... 42..889U . DOI : 10.1073 / pnas.42.12.889 . PMC 528364 . PMID 16589968 .  
  16. ^ Черный, округ Колумбия; Пепин Р.О. (11 июля 1969 г.). «Неон в ловушке метеоритов - II». Письма о Земле и планетологии . 6 (5): 395. Bibcode : 1969E & PSL ... 6..395B . DOI : 10.1016 / 0012-821X (69) 90190-3 .
  17. ^ Гроссман, Л. (июнь 1972 г.). «Конденсация в примитивной солнечной туманности». Geochimica et Cosmochimica Acta . 36 (5): 597. Bibcode : 1972GeCoA..36..597G . DOI : 10.1016 / 0016-7037 (72) 90078-6 .
  18. ^ Клейтон, Роберт Н .; Гроссман, Л .; Майеда, Тошико К. (2 ноября 1973 г.). «Компонент примитивного ядерного состава углеродистых метеоритов». Наука . 182 (4111): 485–8. Bibcode : 1973Sci ... 182..485C . DOI : 10.1126 / science.182.4111.485 . PMID 17832468 . S2CID 22386977 .  
  19. ^ Грей (1973). «Идентификация ранних конденсатов солнечной туманности». Икар . 20 (2): 213. Bibcode : 1973Icar ... 20..213G . DOI : 10.1016 / 0019-1035 (73) 90052-3 .
  20. ^ Ли, Тайфун; Папанастассиу, Д. А; Вассербург, Г. Дж. (1976). «Демонстрация избытка 26 Mg в Альенде и доказательства для 26 Al». Письма о геофизических исследованиях . 3 (1): 41. Bibcode : 1976GeoRL ... 3 ... 41L . DOI : 10.1029 / GL003i001p00041 .
  21. ^ Ли, Т .; Папанастассиу, Д.А.; Вассербург, GJ (1977). «Алюминий-26 в ранней солнечной системе - ископаемое или топливо». Письма в астрофизический журнал . 211 : 107. Bibcode : 1977ApJ ... 211L.107L . DOI : 10.1086 / 182351 . ISSN 2041-8205 . 
  22. ^ Келли; Вассербург (декабрь 1978 г.). «Доказательства существования 107 Pd в ранней Солнечной системе». Письма о геофизических исследованиях . 5 (12): 1079. Bibcode : 1978GeoRL ... 5.1079K . DOI : 10.1029 / GL005i012p01079 . (t1 / 2 = 6.5x10 ^ 6 лет)
  23. ^ Diehl, R .; Dupraz, C .; Bennett, K .; и другие. (1995). "COMPTEL наблюдения галактического излучения 26 Al". Астрономия и астрофизика . 298 : 445. Bibcode : 1995A & A ... 298..445D .
  24. ^ Харрис, MJ; Knödlseder, J .; Jean, P .; Cisana, E .; Diehl, R .; Lichti, GG; Roques, J.P .; Schanne, S .; Weidenspointner, G. (29 марта 2005 г.). «Регистрация линий γ-квантов межзвездного 60 Fe спектрометром высокого разрешения SPI». Астрономия и астрофизика . 433 (3): L49. arXiv : astro-ph / 0502219 . Бибкод : 2005A & A ... 433L..49H . DOI : 10.1051 / 0004-6361: 200500093 . S2CID 5358047 . 
  25. ^ Андерс, E .; Зиннер, Э. (сентябрь 1993 г.). «Межзвездные зерна в примитивных метеоритах: алмаз, карбид кремния и графит». Метеоритика . 28 (4): 490–514. Bibcode : 1993Metic..28..490A . DOI : 10.1111 / j.1945-5100.1993.tb00274.x .
  26. ^ Зиннер, Э. (2014). «Пресолнечные зерна». В HD Голландии; К.К. Турекян; AM Дэвис (ред.). Трактат по геохимии . Трактат по геохимии, второе издание . 1 . С. 181–213. DOI : 10.1016 / B978-0-08-095975-7.00101-7 . ISBN 9780080959757.