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Bismuto-209

El bismuto-209 ( 209 Bi) es un isótopo del bismuto , con la vida media más larga conocida de cualquier radioisótopo que sufre desintegración α ( desintegración alfa ). Tiene 83 protones y un número mágico [2] de 126 neutrones, [2] y una masa atómica de 208,9803987 uma (unidades de masa atómica). El bismuto primordial consiste enteramente de este isótopo.

Propiedades de descomposición

Durante mucho tiempo se pensó que el bismuto-209 tenía el núcleo estable más pesado de todos los elementos, pero en 2003, un equipo de investigación del Instituto de Astrofísica Espacial de Orsay, Francia , descubrió que el 209Bi sufre una desintegración alfa con una vida media de ≈19 exaaños (1,9×10 19 , o 19 quintillones de años), [3] [4] más de 10 9 veces más larga que la edad estimada del universo . [5] El núcleo más pesado considerado estable es ahora el plomo-208 y el elemento monoisotópico estable más pesado es el oro ( oro-197 ).

La teoría había predicho previamente una vida media de 4,6 × 1019 años. Se sospechaba que era radiactivo desde hacía mucho tiempo. [6] La desintegración produce una partícula alfa de 3,14 MeV más talio-205 . [3] [4]

El bismuto-209 se encuentra en la cadena de desintegración de la serie del neptunio.

El bismuto-209 forma 205 Tl :

209
83Bi
→205
81El
+4
2Él
[7]

Si se lo perturba, se sumaría al ciclo de captura de neutrones de plomo-bismuto desde el plomo-206/207/208 al bismuto-209, a pesar de las bajas secciones eficaces de captura. Incluso el talio-205, el producto de la desintegración del bismuto-209, se transforma en plomo cuando está completamente ionizado. [8]

Debido a su vida media enormemente larga, para casi todas las aplicaciones el 209Bi puede considerarse no radiactivo. Es mucho menos radiactivo que la carne humana, por lo que no supone un peligro real de radiación. Aunque el 209Bi ostenta el récord de vida media para la desintegración alfa, no tiene la vida media más larga conocida de ningún nucleido; esta distinción pertenece al telurio -128 ( 128 Te ) con una vida media estimada en 7,7 × 10 24 años mediante doble desintegración β ( doble desintegración beta ). [9] [10] [11]

La vida media del 209Bi fue confirmada en 2012 por un equipo italiano en Gran Sasso que informó(2,01 ± 0,08) × 10 19 años. También informaron una vida media aún más larga para la desintegración alfa de 209 Bi al primer estado excitado de 205 Tl (a 204 keV), que se estimó en 1,66 × 1021 años. [12] Aunque este valor es más corto que la vida media de 128 Te, ambas desintegraciones alfa de 209 Bi tienen el récord de los anchos de línea naturales más delgados de cualquier excitación física medible, estimados respectivamente en ΔΕ~5.5×10 −43  eV y ΔΕ~1.3×10 −44  eV en aplicación del principio de incertidumbre [13] (la doble desintegración beta produciría líneas de energía solo en transiciones sin neutrinos , lo que aún no se ha observado).

Aplicaciones

Debido a que todo el bismuto primordial es bismuto-209, el bismuto-209 se utiliza para todas las aplicaciones normales del bismuto, como su uso como sustituto del plomo , [14] [15] en cosméticos, [16] [17] en pinturas, [18] y en varios medicamentos como Pepto-Bismol . [5] [19] [20] Las aleaciones que contienen bismuto-209, como el bronce de bismuto, se han utilizado durante miles de años. [21]

Síntesis de otros elementos

El 210 Po se puede fabricar bombardeando 209 Bi con neutrones en un reactor nuclear. [22] Solo se producenalrededor de 100 gramos de 210 Po cada año. [23] [22] El 209 Po y el 208 Po se pueden fabricar mediante el bombardeo de protones de 209 Bi en un ciclotrón . [24] El astato también se puede producir bombardeando 209 Bi con partículas alfa. [25] [26] [27] También se han utilizadotrazas de 209 Bi para crear oro en reactores nucleares. [28] [29]

El 209Bi se ha utilizado como objetivo para la creación de varios isótopos de elementos superpesados ​​como el dubnio , [30] [31] [32] [33] el bohrio , [30] [34] el meitnerio , [35] [36] [37] el roentgenio , [38] [39] [40] y el nihonio . [41] [42] [43]

Formación

Primordial

El bismuto-209 se crea en la parte final del proceso s . [a]

En las estrellas gigantes rojas de la rama asintótica gigante , el proceso s (proceso lento) está en curso para producir bismuto-209 y polonio-210 por captura de neutrones como los elementos más pesados ​​que se forman, [44] y este último se desintegra rápidamente. [44] Todos los elementos más pesados ​​que él se forman en el proceso r , o proceso rápido, que ocurre durante los primeros quince minutos de las supernovas . [45] [44] El bismuto-209 también se crea durante el proceso r. [44]

Radiogénico

Alrededor del 209 Bi se creó radiogénicamente a partir de la cadena de desintegración del neptunio . [46] El neptunio-237 es un radionúclido extinto , pero se puede encontrar en trazas en minerales de uranio debido a reacciones de captura de neutrones . [46] [47] El americio-241 , que se utiliza en detectores de humo, [48] se desintegra en neptunio-237.

Véase también

Notas

  1. ^ Las líneas horizontales rojas con un círculo en su extremo derecho representan capturas de neutrones ; las flechas azules que apuntan hacia arriba a la izquierda representan desintegraciones beta ; las flechas verdes que apuntan hacia abajo a la izquierda representan desintegraciones alfa ; las flechas cian/verde claro que apuntan hacia abajo a la derecha representan capturas de electrones .

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