نظائر الكالسيوم

للكالسيوم (Ca) أربعة وعشرون نظيراً معروفاً تتراوح أعداد الكتلة لها بين 34 و 57. هنالك خمسة نظائر مستقرة للكالسيوم وهي كالسيوم-40 40Ca وكالسيوم-42 42Ca وكالسيوم-43 43Ca وكالسيوم-44 44Ca وكالسيوم-46 46Ca وذلك بالإضافة إلى وجود نظير شبه مستقر وهو النظير كالسيوم-48، الذي لديه عمر نصف طويل نسبياً بحيث أنه يعد عملياً مستقر.

من أطول نظائر الكالسيوم المشعة عمراً بالإضافة إلى النظير كالسيوم-48 48Ca هو النظير كالسيوم-41 41Ca. لباقي نظائر الكالسيوم المشعة نصف عمر أقل من 163 يوم، وأغلبها دون الدقيقة الواحدة. أقل نظائر الكالسيوم المشعة ثباتاً هو النظير كالسيوم-34 34Ca بعمر نصف أقل من 35 نانو ثانية. أكثر نظائر الكالسيوم المشعة المصطنعة ثباتاً هو النظير كالسيوم-45 بعمر نصف يبلغ 163 يوم.

كالسيوم-40 
يعد النظير كالسيوم-40 40Ca أكثر نظائر الكالسيوم وفرة طبيعية، حيث يشكل 97% من عنصر الكالسيوم في الطبيعة. يتشكل هذا النظير كناتج اضمحلال للنظير بوتاسيوم-40 40K بالإضافة إلى أرغون-40.

كالسيوم-41 
يعد النظير كالسيوم-41 41Ca من أحد النظائر المشعة ذات الأصل الكوني، ولهذا النظير عمر نصف مقداره 102000 سنة. على العكس من أغب النظائر الكونية والتي تنتج في الغلاف الجوي للأرض فإن النظير كالسيوم-41 ينتج من تنشيط النيوترونات في النظير كالسيوم-40 40Ca في القشرة الأرضية. لكنه على الرغم من ذلك نادر الوجود في الطبيعة. يضمحل النظير كالسيوم-41 عن طريق اصطياد إلكترون إلى النظير المستقر بوتاسيوم-41.

كالسيوم-48 
يعد النظير كالسيوم-48 من أحد نظائر الكالسيوم النادرة في الطبيعة، حيث يشكل 0.187% فقط من الوفرة الطبيعية للكالسيوم. يتكون هذا النظير من 20 بروتون و28 نيوترون. على الرغم من أن النواة غنية بالنيوترونات مقارنةً مع وزنها الخفيف، إلا أن طريق الاضمحلال الوحيد له هو عن طريق اضمحلال بيتا المضاعف نادر الحدوث. يبلغ نصف العمر لهذا النظير 4.3×1019 سنة، بحيث يمكن اعتباره عملياً نظيراً مستقراً. من أحد العوامل الذي يؤثر على ثبات هذا النظير كون العددين 20 و 28، وهما عدد البروتونات والنيوترونات على الترتيب، عددين سحريين، مما يجعل 48Ca ذات نواة مضاعفة العدد السحري.

تعد نواة النظير كالسيوم-48 أخف نواة معروفة تخضع لعملية اضمحلال بيتا المضاعف، والوحيدة ذات البنية البسيطة نسبياً لتخضع لعملية تحليل باستخدام نموذج الغلاف النووي، كما أنها تطلق بهذه العملية طاقة مقدارها 4.27 ميغا إلكترون فولت، والتي أكبر طاقة مرسلة بهذه العملية.

بما أن النظير كالسيوم-48 مستقر وغني بالنيوترونات فذلك يجعله كأحد المواد القيّمة كمادة بادئة لإنتاج النوى في مسرّعات الجسيمات وذلك عن طريق التشظية  وعن طريق تفاعلات الاندماج مع النوى الأخرى، على سبيل المثال، استخدامه في إنتاج عنصر الأنون أوكتيوم.

جدول النظائر

المصادر 
 كتل النظائر من:
 
 تركيب النظائر والكتل الذرية القياسية من:
 
 
 بيانات أعمار النصف واللف المغزلي والمتماكبات منتقاة من:

المراجع 

كالسيوم
كالسيوم