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 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

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	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:

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

• Radiaktiveco
• Radioaktiva izotopo

• 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.