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.

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

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

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

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

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	U_II	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:

Izotopo	Duoniĝotempo
⁹⁹Y	1,470(7) s
⁹⁹Zr	2,1(1) s
⁹⁹Nb	15,0(2) s
⁹⁹Mo	2,7489(6) d
⁹⁹Tc	2,111(12)×10⁵ a
⁹⁹Ru	Stabila

Izotopo	Duoniĝotempo
¹³⁵I	6,57(2) h
¹³⁵Xe	9,14(2) h
¹³⁵Cs	2,3(3)×10⁶ a
¹³⁵Ba	Stabila

Vidu ankaŭ

Kategorio Disfala vico en la Vikimedia Komunejo (Multrimedaj datumoj)

Eksteraj ligiloj

Disfalaj ĉenoj
Disfala ĉeno de Uranio-238 Arkivigite je 2008-09-20 per la retarkivo Wayback Machine
Registara TTT-ejo listanta izotopojn kaj disfalajn energiojn Arkivigite je 2006-12-05 per la retarkivo Wayback Machine
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; COI:10.1038/234132a0.