Süper ağır elementlerin soyu tükenmiş izotopları - Extinct isotopes of superheavy elements - Wikipedia

Soyu tükenmiş izotopları aşırı ağır unsurlar elementlerin izotoplarıdır. yarı ömürler Güneş sisteminin oluşumu boyunca dayanamayacak kadar kısaydı[1] ve doğal süreçlerle yenilenmedikleri için, günümüzde yalnızca onların kız çocukları milyarlarca yıl öncesine ait tortu ve göktaşı örneklerinde hapsolmuş.

Karbonlu kondrit fisyon ksenon

Çoğunlukla CCF Xe olarak kısaltılan karbonlu kondrit fisyonu Xe, içindeki süper ağır bir elementin bozunmasından ortaya çıktığı düşünülen farklı ksenon izotoplarının bir koleksiyonudur. istikrar adası. İlk çalışmalar CCF Xe'nin teorik öncüsünün yarı ömrünün 10 mertebesinde olduğunu ileri sürdü.8 yıl.[2] 1975'te Chicago Üniversitesi'nde kimya profesörü olan Edward Anders ve meslektaşı John Larimer tarafından atanın karakterizasyonuna yönelik daha sonraki bir girişim, element için 54 kJ / mol'lük bir buharlaşma ısısı ve 2500K'lık bir kaynama noktası önerdi. tahmini birikme sıcaklıklarına göre, ayrıca 111 ve 115 (bugün adı verilen Roentgenium ve Moscovium ) elementin saf halde yoğunlaştığını varsayan en olası adaylar olarak.[3]

Allende göktaşı

Anders, Allende göktaşı, en büyük karbonlu kondrit Dünya'da hiç bulundu. Bu çalışmaların sonuçları, 113-115 (bugün nihonyum, flerovyum ve moscovium)[4] CCF Xe'nin öncüsü için en olası adaylar. Bu çalışmalar aynı zamanda progenitörün bir demir krom sülfür olarak yoğunlaştığını da öne sürdü.[5] Bu, daha sonra,% 0,4'lük bir nispi bollukla demir krom sülfit çok nadir olduğu için sorgulanır.[6]

Karbonlu fisyon ksenonuna karşı kanıt

1980'lerde, CCF Xe'nin aslında fisyonun ürünü olduğu şüpheliydi ve r-sürecinden (nötron yakalama) ortaya çıktığı alternatif teori şüpheliydi. nükleosentez daha fazla zemin kazandı.[7] Araştırmacılar, komşu elementler olan Barium, Neodimyum ve Samaryum izotoplarındaki izotopik anomalilere baktılar ve Xe miktarı ile karşılaştırdılar. CCF Xe ister nükleosentez veya fisyon ile üretilmiş olsun, karşılaştırılabilir miktarlarda baryum 135 üretilmelidir.[6] Araştırmacılar deneysel verileri her bir modelin ardından tahmin edilen Barium miktarlarıyla karşılaştırdıklarında, her iki model de anomalileri doğru bir şekilde tahmin etmeye yaklaşamadı ve Lewis ve arkadaşlarına yol açtı. deneyi her iki model için de "utanç" olarak nitelendiriyor. Bununla birlikte, nükleosentez durumunda, Sm, Nd ve Ba'nın, süpernova kabuğunda veya plazma işlemlerinde önceden yoğunlaşma yoluyla Xe'den ayrılması mümkündür.[6] Bu verilere dayanarak, CCF Xe'nin gerçekte fisyondan doğmuş olma ihtimali düşüktü.

Plütonyum-244

Pasamonte ve Kapoeta göktaşlarında bulunan nispi fissiyojenik ksenon verimleri ile Plütonyum-244'ün laboratuar örneğindekilerle karşılaştırılması.[8]

Plütonyum-244, soyu tükenmiş birkaç radyonüklitler bu, güneş sisteminin oluşumundan önce geldi. 80 milyon yıllık yarı ömrü, yok olmadan önce güneş sistemi boyunca dolaşımını sağlamıştır.[1] ve gerçekten 244Pu meteorlardan başka maddede henüz bulunamamıştır.[9] Radyonüklitler, örneğin 244Pu, daha sonra erken güneş sistemindeki olayları zamanlamak için kullanılabilen fissiyojenik - fisyondan kaynaklanan - ksenon izotopları üretmek için bozunmaya uğrar. Aslında, Dünya'nın mantosundan elde edilen ve mevcut fissiyojenik ksenonun yaklaşık% 30'unun aşağıdakilere atfedilebileceğini gösteren verileri analiz ederek 244Pu bozunması, Dünya'nın oluşumunun zamanlamasının, güneş sisteminin oluşumundan yaklaşık 50-70 milyon yıl sonra meydana geldiği sonucuna varılabilir.[10]

Tanımlama ve keşif

244Pu.png

Göktaşlarında bulunan numunelerin analiz edilmesiyle elde edilen kütle spektrum verilerinin analizinden önce, en iyi ihtimalle akreditasyon yapmak çıkarımsaldı. 244Pu bulunan fissiyojenik ksenondan sorumlu çekirdek olarak. Ancak bir laboratuvar örneğinin analizi 244Pu, Pasamonte ve Kapoeta meteorlarından toplanan fissiyojenik ksenonunki ile karşılaştırıldığında, izotopik ksenon anomalilerinin kaynağı hakkında hemen çok az şüphe bırakan eşleşen spektrumlar üretti. Spectra verileri ayrıca başka bir aktinid için elde edildi, 244Cm, ancak bu tür veriler çelişkili olduğunu kanıtladı ve fisyonun uygun şekilde atfedildiğine dair şüphelerin silinmesine yardımcı oldu 244Pu.[11]

Hem spektrum verilerinin incelenmesi hem de fisyon izlerinin incelenmesi, Plütonyum-244'ün birkaç bulgusuna yol açtı. İçinde Batı Avustralya 4.1 - 4.2 Gy'lik zirkonlar içindeki ksenonun kütle spektrumunun analizi, çeşitli seviyelerde bulgularla karşılandı. 244Pu bölünmesi.[1] Varlığı 244Pu fisyon izleri, başlangıç ​​oranı kullanılarak oluşturulabilir. 244Pu için 238U (Pu / U)0 bir anda T0 = 4.58×109 Yıllar, Xe oluşumunun meteorlarda ilk başladığı ve Pu / U fisyon izlerinin oranının zamanla nasıl değiştiğini düşünerek. Apollo 14 misyonundan getirilen bir ay kayası örneğindeki beyaz blokit kristalinin incelenmesi, (Pu / U) ile tutarlı Pu / U fisyon izlerinin oranlarını oluşturdu.0 zaman bağımlılığı.[9]

Kayda değer soyu tükenmiş radyonüklitler ve bozunma ürünleri
RadyonüklidYarı ömür (yıl)Çürüme YöntemiBozunma Ürünleri
244Pu8.00×107α çürümesi, kendiliğinden fisyon232Th, 131-136Xe
146Sm6.80×107α çürümesi142Nd
129ben1.57×107β- çürüme129Xe
247Santimetre1.56×107α çürümesi235U
182Hf8.90×106β- çürüme182W
107Pd6.5×106β- çürüme107Ag
53Mn3.74×106elektron yakalama53Cr
60Fe2.62×106β- çürüme60Ni
26Al7.17×105β + bozunma, elektron yakalama26Mg

Referanslar

  1. ^ a b c Turner, Grenville; Harrison, T. Mark; Holland, Greg; Mojzsis, Stephen J .; Gilmour Jamie (2004-01-01). "Antik Zirconlarda Tükenmiş $ ^ {244} Pu $". Bilim. 306 (5693): 89–91. Bibcode:2004Sci ... 306 ... 89T. doi:10.1126 / science.1101014. JSTOR  3839259. PMID  15459384.
  2. ^ Schramm, David N. (1971-09-24). "Meteorlardan Zımni Süper Ağır Eleman Bozunma Ömrü". Doğa. 233 (5317): 258–260. Bibcode:1971Natur.233..258S. doi:10.1038 / 233258a0. PMID  16063318.
  3. ^ Anders, Edward; Larimer, John W. (1972-01-01). "Meteorlarda Sönmüş Süper Ağır Eleman: Karakterizasyon Girişiminde". Bilim. 175 (4025): 981–983. Bibcode:1972Sci ... 175..981A. doi:10.1126 / science.175.4025.981. JSTOR  1732722. PMID  17791931.
  4. ^ Anders, Edward; Lewis, R.S. (1981-03-01). "XE129 ve Meteorlarda CCF Xenon'un Kökeni". LUNAR AND PLANETARY SCIENCE XII, S. 616-618. Öz.: 616. Bibcode:1981LPI .... 12..616L.
  5. ^ Anders, Edward; Higuchi, H .; Gros, Jacques; Takahashi, H .; Morgan, John W. (1975-01-01). "Allende Göktaşı'nda Soyu Tükenmiş Süper Ağır Element". Bilim. 190 (4221): 1262–1271. Bibcode:1975Sci ... 190.1262A. doi:10.1126 / science.190.4221.1262. JSTOR  1741804.
  6. ^ a b c Lewis, R. S .; Anders, E .; Shimamura, T .; Lugmair, G.W. (1983-01-01). "Allende Göktaşı'ndaki Baryum İzotopları: Soyu Tükenmiş Süper Ağır Elementlere Karşı Kanıt". Bilim. 222 (4627): 1013–1015. Bibcode:1983Sci ... 222.1013L. doi:10.1126 / science.222.4627.1013. JSTOR  1691282. PMID  17776244.
  7. ^ Siyah, David C. (1975-02-06). "CCF ksenonun kökeni için alternatif hipotez". Doğa. 253 (5491): 417–419. Bibcode:1975Natur.253..417B. doi:10.1038 / 253417a0.
  8. ^ Alexander, E. C .; Lewis, R. S .; Reynolds, J. H .; Michel, M.C. (1971-01-01). "Plütonyum-244: Soyu Tükenmiş Bir Radyoaktivite Olarak Onay". Bilim. 172 (3985): 837–840. Bibcode:1971Sci ... 172..837A. doi:10.1126 / science.172.3985.837. JSTOR  1731927. PMID  17792940.
  9. ^ a b Hutcheon, I. D .; Fiyat, P. B. (1972-01-01). "Plütonyum-244 Fisyon İzleri: 3,95 Milyar Yıllık Ay Kayasında Kanıtlar". Bilim. 176 (4037): 909–911. Bibcode:1972Sci ... 176..909H. doi:10.1126 / science.176.4037.909. JSTOR  1733798. PMID  17829301.
  10. ^ Kunz, Joachim; Staudacher, Thomas; Allègre, Claude J. (1998-01-01). "Dünya'nın Mantosunda Bulunan Plütonyum-Fisyon Ksenonu". Bilim. 280 (5365): 877–880. Bibcode:1998Sci ... 280..877K. doi:10.1126 / science.280.5365.877. JSTOR  2896480. PMID  9572726.
  11. ^ Alexander, E. C .; Lewis, R. S .; Reynolds, J. H .; Michel, M.C. (1971-01-01). "Plütonyum-244: Soyu Tükenmiş Bir Radyoaktivite Olarak Onay". Bilim. 172 (3985): 837–840. Bibcode:1971Sci ... 172..837A. doi:10.1126 / science.172.3985.837. JSTOR  1731927. PMID  17792940.