铋-209

铋-209，209Bi
基本
符号 209Bi
名称 铋-209, Bi-209
原子序 83
中子数 126
核质数据
丰度 100%
半衰期 2.01×1019 years[1]
母同位素 209Pb (β−)
209Po (β+)
213At (α)
衰变产物 205Tl
原子量 208.9803987 u
自旋 9/2−
过剩能量 −18 258.461± 2.4 keV
结合能 7847.987± 1.7 keV
衰变模式
衰变类型 衰变能量 (MeV)
α衰变 3.1373
铋的同位素
完整核素表

铋-209（Bi）是铋的同位素之一，具有极微弱的放射性，半衰期长达1.9×10年。是铋最稳定的同位素，也是所有发生α衰变的放射性同位素中已知半衰期最长的。它有83个质子和126个中子，原子质量为208.9803987原子质量单位。其中子数126为幻数，因此具有特别的稳定性。

衰变特性

长期以来，人们认为铋-209是所有元素中最重的稳定同位素，但2003年，法国奥赛天体物理和空间研究所的一个研究小组发现209Bi具有放射性，其发生α衰变的半衰期约为1.9×1019年。现在公认最稳定的最大质量数核素是铅-208，其理论半衰期为4.6×1019年。[2][3]

在不受外界影响的情况下，铋-209衰变产生3.14兆电子伏的α粒子，并嬗变为铊-205：[4]

在人工干预下（比如在反应炉中或使用加速器），铋-209可以参加铅－铋中子俘获循环。铅-206/207/208直到铋-209都可以参加这一循环，但是俘获截面都相当低。[5][6]

由于铋-209超长的半衰期，对于其应用来说，209Bi仍然可以被当作非放射性物质处理。它的放射性比人体的放射性低得多，因此不会造成任何意义上的辐射伤害。虽然209Bi创造了α衰变的半衰期记录，但其半衰期并不是实验上确认的放射性核素中最长的；这一殊荣属于碲-128（128Te)，其双β衰变的半衰期估计为7.7×1024年。[7]而当今宇宙年龄不过为(1.3799±0.021)×1010年。[8][9]

2012年，义大利大萨索国家实验室（Laboratori Nazionali del Gran Sasso）团队验证了铋-209α衰变的半衰期值，他们报告的数据是(2.01±0.08)×1019年。他们还发现了铋-209经α衰变到铊-205的第二种路径，即从铋-209衰变为铊-205第一激发态。这个反应的半衰期更长，估计为1.66×1021年。[10]尽管这两个半衰期都比碲-128的半衰期短，但其α粒子能谱的半峰宽是目前观测到最小的，根据海森堡测不准原理估计分别为ΔΕ~5.5×10-43eV和ΔΕ~1.3×10-44eV。[11]

用途

210Po可通过在核反应炉中用中子轰击209Bi来制造。全世界每年210Po的产量约为100克左右。[12]

核合成

在渐近巨星支的红巨星中，铋-209和钋-210经由S-过程(慢速过程)通过中子俘获而形成。此二核素是S-过程产生的最重元素。所有比它们更重的元素都是在R-过程（快速过程）中形成的，该过程发生在超新星爆发前十五分钟。[13]

参见

脚注

相邻较轻同位素:
铋-208 		铋-209是
铋的同位素 		相邻较重同位素:
铋-210
母同位素：
砈-213 (α)
钋-209 (β+)
铅-209 (β−) 		铋-209的
衰变链 		衰变产物为
铊-205 (α)

参考文献

  1. ^ Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties (PDF). Chinese Physics C. 2017, 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. 
  2. ^ Dumé, Belle. Bismuth breaks half-life record for alpha decay. Physicsweb. 2003-04-23 [2020-12-18]. （原始内容存档于2017-12-13）. 
  3. ^ Marcillac, Pierre de; Noël Coron; Gérard Dambier; Jacques Leblanc; Jean-Pierre Moalic. Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth. Nature. April 2003, 422 (6934): 876–878. Bibcode:2003Natur.422..876D. PMID 12712201. doi:10.1038/nature01541. 
  4. ^ Isotope data for americium-241 in the Periodic Table. [2020-12-18]. （原始内容存档于2021-04-14）. 
  5. ^ Philip A. Seeger; William A. Fowler; Donald D. Clayton. Nucleosynthesis of Heavy Elements by Neutron Capture. clemson.edu. NASA. [2020-12-21]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  6. ^ D.D Clayton; W.A Fowler; T.E Hull; B.A Zimmerman. Neutron capture chains in heavy element synthesis. Annals of Physics: 331–408. doi:10.1016/0003-4916(61)90067-7. 
  7. ^ Archived copy. [2013-01-10]. （原始内容存档于2011-09-28）.  Tellurium-128 information and half-life. Accessed July 14, 2009.
  8. ^ Planck Collaboration. Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters (See PDF, page 32, Table 4, Age/Gyr, last column).. Astronomy & Astrophysics. 2016, 594: A13. Bibcode:2016A&A...594A..13P. arXiv:1502.01589 可免费查阅. doi:10.1051/0004-6361/201525830. 
  9. ^ Lawrence, C. R. Planck 2015 Results (PDF). 2015-03-18 [2016-11-24]. （原始内容 (PDF)存档于2016-11-24）. 
  10. ^ J.W. Beeman; et al. First Measurement of the Partial Widths of 209Bi Decay to the Ground and to the First Excited States. Physical Review Letters. 2012, 108 (6): 062501. PMID 22401058. arXiv:1110.3138 可免费查阅. doi:10.1103/PhysRevLett.108.062501. 
  11. ^ Particle lifetimes from the uncertainty principle. [2020-12-18]. （原始内容存档于2020-11-12）. 
  12. ^ Swiss study: Polonium found in Arafat's bones. Al Jazeera. [2013-11-07]. （原始内容存档于2020-05-26）. 
  13. ^ Chaisson, Eric, and Steve McMillan. Astronomy Today. 6th ed. San Francisco: Pearson Education, 2008.