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Isótopos de calcio

El calcio ( 20 Ca) tiene 26 isótopos conocidos, que van desde 35 Ca hasta 60 Ca. Hay cinco isótopos estables ( 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca y 46 Ca), más un isótopo ( 48 Ca ) con una vida media tan larga que es estable a todos los efectos prácticos. El isótopo más abundante, el 40 Ca, así como el raro 46 Ca, son teóricamente inestables desde el punto de vista energético, pero no se ha observado su desintegración. El calcio también tiene un isótopo cosmogénico , el 41 Ca, con una vida media de 99.400 años. A diferencia de los isótopos cosmogénicos que se producen en el aire , el 41 Ca se produce mediante activación neutrónica del 40 Ca. La mayor parte de su producción se produce en el metro superior de la columna del suelo, donde el flujo de neutrones cosmogénicos todavía es bastante fuerte. El 41 Ca ha recibido mucha atención en los estudios estelares porque decae a 41 K, un indicador crítico de las anomalías del sistema solar. Los isótopos artificiales más estables son el 45 Ca con una vida media de 163 días y el 47 Ca con una vida media de 4,5 días. Todos los demás isótopos de calcio tienen vidas medias de minutos o menos. [4]

40 Ca comprende aproximadamente el 97% del calcio natural. El 40 Ca, como el 40 Ar, es un producto de desintegración del 40 K. Si bien la datación K-Ar se ha utilizado ampliamente en las ciencias geológicas , la prevalencia del 40 Ca en la naturaleza ha impedido su uso en la datación. Para la datación por edad K-Ca se han utilizado técnicas que utilizan espectrometría de masas y una dilución de isótopos de doble pico .

Lista de isótopos

  1. ^ ( ) – La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
  2. ^ Vida media en negrita  : casi estable, vida media más larga que la edad del universo .
  3. ^ Modos de descomposición:
  4. ^ Símbolo en negrita como hijo: el producto hijo es estable.
  5. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  6. ^ #: los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
  7. ^ El nucleido observacionalmente estable más pesado con el mismo número de protones y neutrones
  8. ^ Se cree que sufre una doble captura de electrones en 40 Ar con una vida media no inferior a 9,9 × 10 21 años
  9. ^ Nuclido cosmogénico
  10. ^ Se cree que sufre una desintegración β - β - hasta 46 Ti
  11. ^ Radionúclido primordial
  12. ^ Se cree que es capaz de sufrir una desintegración beta triple con una vida media parcial muy larga.
  13. ^ El nucleido más ligero conocido por sufrir desintegración beta doble
  14. ^ Se teoriza que también sufre una desintegración β - a 48 Sc con una vida media parcial superior a 1,1+0,8
    −0,6    ×10 21 años [6]

Calcio-48

Aproximadamente 2 g de calcio-48

El calcio-48 es un núcleo doblemente mágico con 28 neutrones; inusualmente rico en neutrones para un núcleo primordial ligero. Se desintegra mediante desintegración beta doble con una vida media extremadamente larga de aproximadamente 6,4 × 10 19  años, aunque la desintegración beta simple también es teóricamente posible. [7] Esta desintegración se puede analizar con el modelo de capa nuclear sd y es más energética (4,27  MeV ) que cualquier otra desintegración doble beta. [8] También se puede utilizar como precursor de núcleos superpesados ​​y ricos en neutrones. [9] [10]

Calcio-60

El calcio-60 es el isótopo más pesado conocido en 2020 . [1] Observado por primera vez en 2018 en Riken junto con 59 Ca y siete isótopos de otros elementos, [11] su existencia sugiere que hay isótopos pares de calcio adicionales hasta al menos 70 Ca, mientras que 59 Ca es probablemente el último unido isótopo con N impar . [12] Predicciones anteriores habían estimado que la línea de goteo de neutrones se produciría en 60 Ca, con 59 Ca libre. [11]

En la región rica en neutrones, N = 40 se convierte en un número mágico , por lo que desde el principio se consideró que el 60 Ca era un núcleo posiblemente doblemente mágico, como se observa con el isótono 68 Ni . [13] [14] Sin embargo, mediciones espectroscópicas posteriores de los nucleidos cercanos 56 Ca, 58 Ca y 62 Ti predicen que deberían encontrarse en la isla de inversión que se sabe que existe alrededor de 64 Cr. [14] [15]

Referencias

  1. ^ abcdef Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "La evaluación de propiedades nucleares NUBASE2020" (PDF) . Física China C. 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ "Pesos atómicos estándar: calcio". CIAAW . 1983.
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, propinas; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 de mayo de 2022). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico IUPAC)". Química Pura y Aplicada . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). "La evaluación de propiedades nucleares de NUBASE2016" (PDF) . Física China C. 41 (3): 030001. Código Bib :2017ChPhC..41c0001A. doi :10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  5. ^ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "La evaluación de la masa atómica AME 2020 (II). Tablas, gráficos y referencias*". Física China C. 45 (3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  6. ^ Aunola, M.; Suhonen, J.; Siiskonen, T. (1999). "Estudio de modelo de caparazón de la altamente prohibida desintegración beta 48 Ca → 48 Sc". EPL . 46 (5): 577. Código bibliográfico : 1999EL.....46..577A. doi :10.1209/epl/i1999-00301-2. S2CID  250836275.
  7. ^ Arnold, R.; et al. ( Colaboración NEMO-3 ) (2016). "Medición de la vida media de la desintegración doble beta y búsqueda de la desintegración doble beta sin neutrinos del 48 Ca con el detector NEMO-3". Revisión física D. 93 (11): 112008. arXiv : 1604.01710 . Código Bib : 2016PhRvD..93k2008A. doi : 10.1103/PhysRevD.93.112008.
  8. ^ Balysh, A.; et al. (1996). "Doble desintegración beta de 48 Ca". Cartas de revisión física . 77 (26): 5186–5189. arXiv : nucl-ex/9608001 . Código bibliográfico : 1996PhRvL..77.5186B. doi : 10.1103/PhysRevLett.77.5186. PMID  10062737.
  9. ^ Notani, M.; et al. (2002). "Nuevos isótopos ricos en neutrones, 34 Ne, 37 Na y 43 Si, producidos por fragmentación de un haz de 48 Ca de 64 A MeV ". Letras de Física B. 542 (1–2): 49–54. Código Bib : 2002PhLB..542...49N. doi :10.1016/S0370-2693(02)02337-7.
  10. ^ Oganessiano, Yu. Ts.; et al. (octubre de 2006). "Síntesis de los isótopos de los elementos 118 y 116 en las reacciones de fusión 249Cf y 245Cm + 48Ca". Revisión Física C. 74 (4): 044602. Código bibliográfico : 2006PhRvC..74d4602O. doi : 10.1103/PhysRevC.74.044602 .
  11. ^ ab Tarasov, OB; Ahn, DS; Bazin, D.; et al. (11 de julio de 2018). "Descubrimiento de 60Ca e implicaciones para la estabilidad del 70Ca". Cartas de revisión física . 121 (2). doi : 10.1103/PhysRevLett.121.022501 .
  12. ^ Neufcourt, Leo; Cao, Yuchen; Nazarewicz, Witold; et al. (14 de febrero de 2019). "Línea de goteo de neutrones en la región de Ca a partir del promedio del modelo bayesiano". Cartas de revisión física . 122 (6). arXiv : 1901.07632 . doi : 10.1103/PhysRevLett.122.062502.
  13. ^ Gade, A.; Janssens, RVF; Weisshaar, D.; et al. (21 de marzo de 2014). "Estructura nuclear hacia N  = 40 60 Ca: espectroscopia de rayos γ en haz de 58, 60 Ti". Cartas de revisión física . 112 (11). arXiv : 1402.5944 . doi :10.1103/PhysRevLett.112.112503.
  14. ^ ab Cortés, ML; Rodríguez, W.; Doornenbal, P.; et al. (enero de 2020). "Evolución de la capa de N = 40 isótonos hacia 60Ca: Primera espectroscopia de 62Ti". Letras de Física B. 800 : 135071. arXiv : 1912.07887 . doi : 10.1016/j.physletb.2019.135071 .
  15. ^ Chen, S.; Browne, F.; Doornenbal, P.; et al. (agosto de 2023). "Las estructuras de niveles de 56, 58Ca ponen en duda un 60Ca doblemente mágico". Letras de Física B. 843 : 138025. arXiv : 2307.07077 . doi : 10.1016/j.physletb.2023.138025 .

Otras lecturas

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