铋-209(209Bi)是铋的同位素之一,具有极微弱的放射性,半衰期长达2.01×1019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。铋-209是铋最普遍的同位素,几乎占天然铋的100%。
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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[2][3],超过宇宙年龄的十亿倍。[4]现在公认最稳定的最大质量数核素是铅-208。
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:[5]
在人工干预下(比如在反应堆中或使用加速器),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。[6][7]
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。[8]而当今宇宙年龄不过为7010137989999999999♠(1.3799±0.021)×1010年。[9][10]
2012年,意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7019200999999999999♠(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。[11]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。[12]
因为天然铋完全由铋-209组成,所以所有铋的用途都可看作是铋-209的用途,如铅的替代品、[13][14]化妆品、[15][16]油漆[17]和像是次水杨酸铋的药物。[4][18][19]
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。[40]
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