| Aluminium-26 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Schema för sönderfallet av aluminium-26 | |||||||
| Namn, symbol | Aluminium-26, 26 Al | ||||||
| Neutroner | 13 | ||||||
| Nuklidegenskaper | |||||||
| massdefekt | −12 210,34 k eV | ||||||
| Isotopiskt överflöd | 0 | ||||||
| Halva livet | 7.17⋅10 5 år | ||||||
| Förfall produkter | magnesium-26 | ||||||
| Föräldraisotoper | silicon-26 (elektronisk infångning), fosfor-27 (elektroninfångning med protonemission) | ||||||
| Spinn och paritet av kärnan | 5+ | ||||||
|
|||||||
| Tabell över nuklider | |||||||
| Mediafiler på Wikimedia Commons | |||||||
Aluminium-26 , 26Al är en radioaktiv isotop av det kemiska grundämnet aluminium , som sönderfaller genom positronsönderfall och elektroninfångning till en stabil nuklid magnesium-26 . Halveringstiden för grundtillståndet för 26 Al är 7,17⋅10 5 år. Detta är för litet för att isotopen ska överleva från presolär nukleosyntes till nutid, men ett litet antal kärnor av denna nuklid produceras ständigt av kollisioner av kosmiska strålprotoner med argonatomer . Det finns också ett metastabilt exciterat tillstånd 26mAl med en energi på 228,305 keV och en halveringstid på 6,3465 sekunder; den sönderfaller också genom positronsönderfall och elektroninfångning.
Aluminium-26 avger också gammastrålar (från de exciterade tillstånden av magnesium-26, till vilka det finns en övergång från grundtillståndet av 26 Al, och under förintelsen av positroner som emitteras under β + sönderfall). Under elektroninfångning avlägsnar elektronskalet av den resulterande 26 Mg-atomen med ett "hål" i stället för en av de inre elektronerna som fångas av kärnan excitation genom att sända ut karakteristiska röntgenstrålar och Auger-elektroner [1] .
Aluminium-26 kan användas för att bestämma tiden som gått sedan en meteorit föll till jorden. Sedan sönderfallet av moderkroppen har meteoriten bombarderats av kosmiska strålar, som skapar aluminium-26 kärnor i den. Efter att ha fallit till jorden minskar det kosmiska strålflödet kraftigt, och ackumuleringen av 26Al upphör, men dess förfall fortsätter i samma takt. Detta innebär att antalet 26 Al-kärnor som finns kvar i provet kan användas för att beräkna datumet för meteoritnedslaget på jorden.
Gammalinjen med en energi på 1809 keV, som härrörde från sönderfallet av 26 Al, var den första observerade gammastrålningen från det galaktiska centrumet ( NEAO-3 satellit , 1984 [2] [3] ).
En isotop i galaxen skapas främst i supernovor , som skjuter ut många radioaktiva nuklider i det interstellära mediet . Man tror att under kondenseringen av små planetariska kroppar ger det värmeavgivning som är tillräckligt för att sådan uppvärmning ska börja gravitationsdifferentieringen av deras inre, som hände i asteroidernas (1) Ceres och (4) Vesta tidiga historia . [4] [5] [6] Denna isotop spelar också en roll i hypoteser om ursprunget till den ekvatoriska utbuktningen av Saturnus måne Iapetus [7] .
Fram till 1954 ansågs den uppmätta halveringstiden för aluminium-26 vara 6,3 sekunder [8] . Efter publiceringen av teoretiska bevis för att detta sönderfall faktiskt hänvisar till det metastabila tillståndet ( isomer ) av aluminium-26, erhölls grundtillståndskärnor av denna isotop genom att bombardera magnesium-26 och magnesium-25 med deuteroner vid University of Pittsburgh cyclotron [ 9] . Den första mätningen gav halveringstiden för grundtillståndet, uppskattad till ~10 6 år.
Grundtillståndet för aluminium-26 med spinn och paritet J π = 5 + kan inte direkt sönderfalla till grundtillståndet för magnesium-26 kärnan (som har spinn 0) på grund av den signifikanta skillnaden i spinn; närmare bestämt har betaövergångar från grundtillstånd till grundtillstånd en mycket hög grad av förbud och observeras inte, trots den ganska stora tillgängliga sönderfallsenergin ( Q ε = 4004,14 keV ). Nedbrytning (både elektroninfångning och positronsönderfall) sker nästan alltid (i 97,3 % av fallen) till det första exciterade tillståndet av magnesium-26 med en energi på 1808,7 keV och J π = 2 + . Denna nivå släpps omedelbart ut i grundtillståndet på 26 Mg med emission av en 1808,6 keV gammastrålning; toppen med denna energi är den mest karakteristiska egenskapen hos 26 Al gammaspektrumet . I de återstående 2,7 % av fallen sker övergången till det andra exciterade tillståndet 26 Mg med E = 2838,4 keV ( J π = 2 + ), som kan sönderfalla direkt till marknivån och avge ett gamma-kvantum med en energi på 2938,3 keV , men oftare (med avseende på 0,27:2,4) sönderfaller den genom det redan nämnda första exciterade tillståndet med emission av en kaskad av gammastrålar med energier på 1129,7 och 1808,7 keV . Livslängden för båda exciterade nivåer är mindre än 1 ns . Förutom urladdningen av exciterade nivåer med emission av ett gamma-kvantum, är det i alla fall möjligt att överföra den urladdade energin E γ till en orbitalelektron ( effekten av intern omvandling ) med emissionen av en omvandlingselektron med motsvarande fixerad energi E γ − E c , där E c är bindningsenergin för en elektron i en atom 26 mg. I detta fall avlägsnas excitationen av elektronskalet genom att sända ut karakteristiska röntgenfotoner och Auger-elektroner med en total energi Ec .
Det isomera tillståndet för aluminium-26 ( 26m Al) med isospin T = 1 har en energi på 228,305 keV över grundtillståndet ( T = 0 ), men dess spinn (0+) skiljer sig mycket från grundtillståndets spinn (5+), så den isomera övergången till grundtillståndet att vara mycket deprimerad. Från och med 2015 har denna övergång inte upptäckts; sönderfall, liksom grundtillståndet, sker genom att sända ut en positron eller fånga en orbitalelektron , dock sker alla sönderfall i marken (och inte i det exciterade) tillståndet av magnesium-26.
Mätningen av halveringstiden för det metastabila tillståndet av aluminium-26 via Fermi beta-sönderfallskanalen är av intresse för den experimentella verifieringen av två komponenter i standardmodellen , nämligen hypotesen om den konserverade vektorströmmen och den erforderliga enhetligheten av Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-matrisen [10] . Detta sönderfall är supertillåtet, de initiala och sista ( 26 Mg) tillstånden har samma spinn och paritet 0+ . En mätning 2011 av halveringstiden för Al-26m gav ett värde på 6346,54 ± 0,46(stat.) ± 0,60(sys.) millisekunder [11] . Dessutom erhölls värdet ft = 3037,53(61) ms . Dessa halveringstider och ft representerar de mest exakt uppmätta värdena av alla supertillåtna betaövergångar [11] .