Disfala vico

En nuklea fiziko, la disfala vico aŭ diseriĝa vico estas la vico de malsamaj izotopoj, kiuj diseriĝas sinsekve unu en la alian per radiaktiveco, finiĝante je iu stabila izotopo. Komenciĝante je iu donita izotopo, la vico povas havi branĉojn, se iuj el la izotopoj povas diseriĝi laŭ diversaj manieroj; la branĉoj tamen povas poste denove kuniĝi.

Plejparto de radioaktivaj elementoj ne diseriĝas senpere al stabilaj izotopoj, sed trapasas serion de diseriĝoj, ĝis stabila izotopo estas atingita.

La tempo bezonata por ke unu donita atomo de fonta izotopo disfalu al la fina stabila izotopo povas varii larĝe. Ĝi ne nur dependas de la okazanta branĉo de la disfala vico. La tempo variiĝas ankaŭ pro tio ke la radioaktiveco estas spontanea procezo.

La interaj stadioj de disfalado ofte disradias pli grandan radioaktivecon ol la originala radioaktiva izotopo. Se kalkuli entute tra la tempodaŭro de la plena disfalo ĝis la fina stabila izotopo, ĉiu stadio de la disfala ĉeno kontribuas al la tuta kvanto de radioaktivaj disfaloj same multe kiel la fonta izotopo de la ĉeno, czar ĉiu atomo trapasas ĉiujn stadiojn kaj je ĉiu stadio okazigas unu dusfalon. Ekzemple, natura uranio estas ne grave radioaktiva, sed urania erco estas je 13 fojoj pli radioaktiva pro la radiumo kaj aliaj sekvaj izotopoj enhavataj. Ne nur malstabilaj radiumaj izotopoj estas gravaj radioaktivecaj eligantoj, sed kiel la posta stadio en la disfalaj ĉenaj ili ankaŭ generas radonon, kiu estas peza inerta nature okazanta radioaktiva gaso. Roko enhavanta torion aŭ uranion (ekzemple iuj granitoj) disradias radonon kiu povas akumuliĝi en enmetis lokoj kiel subteretaĝoj aŭ subteraj minejoj.

eta|350x350px|dekstra|La kvar disfalajn ĉenojn de pezaj elementoj: toria (blua), radiuma (ruĝa), aktinia (verda), neptunia (purpura).

La kvar plej komunaj specoj de radiaktiveco estas alfo-disfalo, beto-minus-disfalo, beto-plus-disfalo (kiu povas esti kiel pozitrona eligo aŭ elektrona kapto), izomera trairo. El ĉi tiuj disfalaj procezoj, nur alfo-disfalo ŝanĝas la atompezan nombro A de la kerno malpligrandigante ĝin per kvar. Pro ĉi tio, preskaŭ ĉiu disfalo rezultas je kerno kies atompeza nombro havas la sama restaĵon post divido je 4. Tiel ĉiuj izotopoj estas disdividaj en kvar klasojn. Membroj de ĉiu ebla disfala ĉeno devas esti plene de unu el ĉi tiuj klasoj.

Tri ĉefaj disfalaj ĉenoj estas observitaj en naturo, kutime nomataj kiel la toria serio, la radiuma serio (ne urania serio), kaj la aktinia serio. Ili estas de tri el ĉi tiuj kvar klasoj, kaj la finaj iliaj eroj estas tri malsamaj stabilaj izotopoj de plumbo. La masnumeroj de ĉiuj izotopoj en ĉi tiuj ĉenoj povas esti prezentita kiel A=4n, A=4n+2, A=4n+3, respektive. La longe vivantaj startantaj izotopoj estas 232Th, 238U, 235U respektive, ili ĉiuj ekzistitas en Tero ekde la formigo. Ankaŭ plutoniaj izotopoj Pu-244 kaj Pu-239 estas trovitaj en spuraj kvantoj sur Tero.

Pro la sufiĉe mallonga duoniĝotempo de ĝia ĉefa natura startanta izotopo 237Np (2,14 milionoj jaroj), la kvara ĉeno, la neptunia serio kun A=4n+1, estas jam estinginta en naturo, krom la fina kurzo-limiganta paŝo, disfalo de 209Bi. La fina izotopo de ĉi tiu ĉeno estas 205Tl.

Ĉiuj kvar ĉenoj ankaŭ produktas heliumon dum alfo-disfalo.

Estas ankaŭ multaj pli mallongaj ĉenoj, ekzemple de karbono-14. Sur la tero, la plejparto de la startantaj izotopoj de ĉi tiuj ĉenoj estas generitaj per kosma radiado.

En la kvar tabeloj pli sube, la malgrandaj branĉoj de disfalo (kun la forkiĝanta rilatumo malpli granda ol 0,0001%) ne estas montritaj. La energio liberigata inkluzivas la tutecan kinetan energion de ĉiu disradiataj partikloj (elektronoj, alfaj partikloj, gamaj kvantumoj, neŭtrinoj, elektronoj de Augerj, ikso-radioj) kaj la desalton de kerno, alprenante ke la originala kerno estis senmova.

 Toria serio A=4n 
 350px

 Izotopo Disfalo Duoniĝotempo Energio de disfalo, MeV Produkto de disfalo 252Cf α 2,645 a 6,1181 248Cm 248Cm α 3,4×105 a 6,260 244Pu 244Pu α 8×107 a 4,589 240U 240U β− 14,1 h 0,39 240Np 240Np β− 1,032 h 2,2 240Pu 244Cm α 18 a 5,8048 240Pu 240Pu α 6561 a 5,1683 236U 236U α 2,3×107 a 4,494 232Th 232Th α 1,405×1010 a 4,081 228Ra 228Ra β− 5,75 a 0,046 228Ac 228Ac β− 6,25 h 2,124 228Th 228Th α 1,9116 a 5,520 224Ra 224Ra α 3,6319 d 5,789 220Rn 220Rn α 55,6 s 6,404 216Po 216Po α 0,145 s 6,906 212Pb 212Pb β− 10,64 h 0,570 212Bi 212Bi β− 64,06%  α 35,94% 60,55 min 2,252  6,208 212Po  208Tl 212Po α 299 ns 8,955 208Pb 208Tl β− 3,053 min 4,999 208Pb 208Pb Stabila

 Neptunia serio A=4n+1 
 350px

 Izotopo Disfalo Duoniĝotempo Energio de disfalo, MeV Produkto de disfalo 249Cf α 351 a 5,813+0,388 245Cm 245Cm α 8500 a 5,362+0,175 241Pu 241Pu β− 14,4 a 0,021 241Am 241Am α 432,7 a 5,638 237Np 237Np α 2,14×106 a 4,959 233Pa 233Pa β− 27,0 d 0,571 233U 233U α 1,592×105 a 4,909 229Th 229Th α 7,54×104 a 5,168 225Ra 225Ra β− 14,9 d 0,36 225Ac 225Ac α 10,0 d 5,935 221Fr 221Fr α 4,8 min 6,3 217At 217At α 32 ms 7,0 213Bi 213Bi α 46,5 min 5,87 209Tl 209Tl β− 2,2 min 3,99 209Pb 209Pb β− 3,25 h 0,644 209Bi 209Bi α 19×1018 a 3,14 205Tl 205Tl Stabila

 Radiuma serio A=4n+2 
 360px

Pli ampleksa grafikaĵo

 Izotopo Disfalo Duoniĝotempo Energio de disfalo, MeV Produkto de disfalo 238U α 4,468×109 a 4,270 234Th 234Th β− 24,10 d 0,273 234Pa 234Pa β− 6,70 h 2,197 234U 234U α 245500 a 4,859 230Th 230Th α 75380 a 4,770 226Ra 226Ra α 1602 a 4,871 222Rn 222Rn α 3,8235 d 5,590 218Po 218Po α 99,98 %  β− 0,02 % 3,10 min 6,115  0,265 214Pb  218At 218At α 99,90 %  β− 0,10 % 1,5 s 6,874  2,883 214Bi  218Rn 218Rn α 35 ms 7,263 214Po 214Pb β− 26,8 min 1,024 214Bi 214Bi β− 99,98 %  α 0,02 % 19,9 min 3,272  5,617 214Po  210Tl 214Po α 0,1643 ms 7,883 210Pb 210Tl β− 1,30 min 5,484 210Pb 210Pb β− 22,3 a 0,064 210Bi 210Bi β− 99,99987%  α 0,00013% 5,013 d 1,426  5,982 210Po  206Tl 210Po α 138,376 d 5,407 206Pb 206Tl β− 4,199 min 1,533 206Pb 206Pb Stabila

 Aktinia serio A=4n+3 
 350px

 Izotopo Disfalo Duoniĝotempo Energio de disfalo, MeV Produkto de disfalo 239Pu α 2,41×104 a 5,244 235U 235U α 7,04×108 a 4,678 231Th 231Th β− 25,52 h 0,391 231Pa 231Pa α 32760 a 5,150 227Ac 227Ac β− 98,62%  α 1,38% 21,772 a 0,045  5,042 227Th  223Fr 227Th α 18,68 d 6,147 223Ra 223Fr β− 22,00 min 1,149 223Ra 223Ra α 11,43 d 5,979 219Rn 219Rn α 3,96 s 6,946 215Po 215Po α 99,99977%  β− 0,00023% 1,781 ms 7,527  0,715 211Pb  215At 215At α 0,1 ms 8,178 211Bi 211Pb β− 36,1 min 1,367 211Bi 211Bi α 99,724%  β− 0,276% 2,14 min 6,751  0,575 207Tl  211Po 211Po α 516 ms 7,595 207Pb 207Tl β− 4,77 min 1,418 207Pb 207Pb Stabila

 Historiaj nomoj de izotopoj 
En la tabelo pli sube estas donitaj la historiaj nomoj de la nature okazantaj izotopoj. Ĉi tiuj nomoj estis uzataj kiam la disfalaj ĉenoj estis unue esploritaj. De ĉi tiuj nomoj onu povas konkludi la apartan ĉenon al kiu la izotopo apartenas. Ankaŭ, la nomoj havas similecojn: ekzemple, ĉiuj el Tn, Rn, An estas inertaj gasoj.

 Izotopo   238U  U  Uran 235U  AcU  Actinuran 234U  UII  Uran II 234Pa  UZ  Uran Z 234mPa  Ŭ2  Uran X2 234Th  Ŭ1  Uran X1 231Th  UY  Uran Y 230Th  IO  Ionium 228Th  RdTh  Radiothor 228Ac  MsTh2  Mesothor 2 228Ra  MsTh1  Mesothor 1 227Th  RdAc  Radioactinium 226Ra  Ra  Radium 224Ra  Tĥ  Thorium X 223Ra  Aĉ  Actinium X 223Fr  AcK  Actinium K 222Rn  Rn  Radon 220Rn  Tn  Thoron 219Rn  An  Actinon 218Po  RaA  Radium A 216Po  ThA  Thorium A 215Po  AcA  Actinium A 214Po  RaC'  Radium C' 214Bi  RaC  Radium C 214Pb  RaB  Radium B 212Po  ThC'  Thorium C' 212Bi  ThC  Thorium C 212Pb  ThB  Thorium B 211Bi  AcC  Actinium C 211Po  AcC'  Actinium C' 211Pb  AcB  Actinium B 210Po  RaF  Radium F 210Bi  RaE  Radium E 210Pb  RaD  Radium D 210Tl  RaC"  Radium C" 208Tl  ThC"  Thorium C" 207Tl  AcC"  Actinium C"

 Beto-disfalaj ĉenoj 
Beto-disfalaj ĉenoj aperas en fisiaj produktoj de uranio kaj plutonio. Pro tio ke la pezaj originalaj kernoj ĉiam havas pli grandan proporcion de neŭtronoj, la kernoj produktataj en fisio preskaŭ ĉiam aperas kun neŭtrono-protona rilatumo grave pli granda ol tio kio estas stabila por ilia maso. Pro ĉi tio ili sperti multajn beto-minus-disfalojn sinsekve, ĉiufoje konvertante neŭtronon al protono. La unuaj disfaloj havas pli grandan disfalan energio kaj pli mallongan duoniĝotempon; la lastaj disfaloj povas havi malaltan disfalan energion aŭ longan duoniĝotempon.

Ekzemple, uranio-235 havas 92 protonojn kaj 143 neŭtronojn. Fisio prenas plian neŭtronon, tiam produktas du aŭ tri pliajn neŭtronojn; estu ekzemple 92 protonoj kaj 142 neŭtronoj estas haveblaj por la du fisiaj produktoj. Supozu ekzemple ke ili havus mason 99 kun 39 protonoj kaj 60 neŭtronoj (itrio-99), kaj mason 135 kun 53 protonoj kaj 82 neŭtronoj (jodo-135); tiam la disfalaj ĉenoj estas:

IzotopoDuoniĝotempo99Y1,470(7) s99Zr2,1(1) s99Nb15,0(2) s99Mo2,7489(6) d99Tc2,111(12)×105 a99RuStabila

IzotopoDuoniĝotempo135I6,57(2) h135Xe9,14(2) h135Cs2,3(3)×106 a135BaStabila

 Vidu ankaŭ 
 Radiaktiveco
 Radioaktiva izotopo

 Eksteraj ligiloj 
 Disfalaj ĉenoj
 Disfala ĉeno de Uranio-238 
 Registara TTT-ejo listanta izotopojn kaj disfalajn energiojn 
 Nacia Nuklea Datuma Centro Libere haveblaj datenbankoj kiuj povas esti uzataj por kontroli aŭ konstrui disfalajn ĉenojn. Plene fontindikita.
 Radono
 D. C. Hoffmann, F. O. Lawrence, J. L. Mewherter, F. M. Rourke: "Detekto de Plutonio-244 en Naturo", en: Naturo 1971, 234, 132–134; .

Kategorio:Izotopoj