Aluminium-26

Aluminium-26, ²⁶ Al

Allmän
Symbol	26 Al
Namn	aluminium-26, 26Al, Al-26
Protoner ( Z )	13
Neutroner ( N )	13
Nukliddata
Naturligt överflöd	spår (kosmogent)
Halveringstid ( t 1/2 )	7,17 × 10 5 år
Snurra	5+
Förfallslägen
Förfallsläge	Sönderfallsenergi ( MeV )
β+	4,00414
ε	4,00414
Isotoper av aluminium Komplett tabell över nuklider

Aluminium-26 ( ²⁶ Al , Al-26 ) är en radioaktiv isotop av det kemiska grundämnet aluminium , som sönderfaller antingen genom positronemission eller elektroninfångning till stabil magnesium -26. Halveringstiden för ^26Al är 7,17 × 10 ^{5 (717 000} ) år. Detta är alldeles för kort för att isotopen ska överleva som en primordial nuklid , men en liten mängd av den produceras av kollisioner mellan atomer och kosmiska strålprotoner .

Nedbrytning av aluminium-26 producerar också gammastrålar och röntgenstrålar . Röntgenstrålar och Auger-elektroner emitteras av dotterns exciterade atomskal ²⁶ Mg efter elektroninfångningen, vilket vanligtvis lämnar ett hål i ett av de nedre underskalen.

Eftersom det är radioaktivt, lagras det vanligtvis bakom minst 5 centimeter (2 tum) bly. Kontakt med ²⁶ Al kan resultera i radiologisk kontaminering som kräver specialverktyg för överföring, användning och lagring.

Dejta

Aluminium-26 kan användas för att beräkna den terrestra åldern för meteoriter och kometer . Det produceras i betydande mängder i utomjordiska föremål via spallation av kisel tillsammans med beryllium-10, men efter att ha fallit till jorden upphör produktionen av ²⁶ Al och dess överflöd i förhållande till andra kosmogena nuklider minskar. Frånvaron av aluminium-26-källor på jorden är en konsekvens av att jordens atmosfär hindrar kisel på ytan och den låga troposfären från interaktion med kosmiska strålar. Följaktligen kan mängden ²⁶ Al i provet användas för att beräkna datumet då meteoriten föll till jorden.

Förekomst i det interstellära mediet

Fördelningen av ²⁶ Al i Vintergatan

Gammastrålningsemissionen från sönderfallet av Al-26 vid 1809 keV var den första observerade gammaemissionen från det galaktiska centrumet. Observationen gjordes av HEAO-3 1984.

Isotopen produceras huvudsakligen i supernovor som skjuter ut många radioaktiva nuklider i det interstellära mediet . Isotopen tros ge tillräckligt med värme till små planetariska kroppar för att differentiera deras inre, vilket har varit fallet i den tidiga historien av asteroiderna 1 Ceres och 4 Vesta . Denna isotop förekommer också i hypoteser om den ekvatoriala utbuktningen av Saturnus måne Iapetus .

Historia

Före 1954 uppmättes halveringstiden för aluminium-26 till 6,3 sekunder. Efter att det teoretiserades att detta kunde vara halveringstiden för ett metastabilt tillstånd ( isomer ) av aluminium-26, producerades grundtillståndet genom bombardering av magnesium-26 och magnesium-25 med deuteroner i cyklotronen vid University of Pittsburgh . Den första halveringstiden fastställdes till att vara i intervallet 10 ⁶ år.

Fermi beta -sönderfall i det metastabila tillståndet aluminium-26 är av intresse i experimentell testning av två komponenter i standardmodellen, nämligen hypotesen om bevarad vektorström och den erforderliga enhetligheten i Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-matrisen . Förfallet är supertillåtet . 2011 års mätning av halveringstiden för ^26m Al är 6346,54 ± 0,46 (statistiskt) ± 0,60 (system) millisekunder. När man övervägde den kända smältningen av små planetkroppar i det tidiga solsystemet, HC Urey att de naturligt förekommande långlivade radioaktiva kärnorna ( ⁴⁰ K, ²³⁸ U, ²³⁵ U och ²³² Th) var otillräckliga värmekällor. Han föreslog att värmekällorna från kortlivade kärnor från nybildade stjärnor kan vara källan och identifierade ²⁶ Al som det mest troliga valet. Detta förslag gjordes långt innan de allmänna problemen med stjärnnukleosyntes av kärnorna var kända eller förstod. Denna gissning baserades på upptäckten av ²⁶ Al i ett Mg-mål av Simanton, Rightmire, Long & Kohman.

Deras sökning genomfördes eftersom det hittills inte fanns någon känd radioaktiv isotop av Al som kan vara användbar som spårämne. Teoretiska överväganden antydde att ett tillstånd av ²⁶ Al skulle existera. Livstiden för ²⁶ Al var då inte känd; det uppskattades endast mellan 10 ⁴ och 10 ⁶ år. Sökandet efter ²⁶ Al pågick under många år, långt efter upptäckten av den utdöda radionukliden ¹²⁹ I (av Reynolds (1960, Physical Review Letters v 4, s 8)) som visade att bidrag från stjärnkällor bildades ~10 ⁸ år innan solen hade bidragit till solsystemmixen. De asteroidala materialen som ger meteoritprover var länge kända för att vara från det tidiga solsystemet.

Allende -meteoriten , som föll 1969, innehöll rikligt med kalcium-aluminium-rika inneslutningar (CAIs). Dessa är mycket eldfasta material och tolkades som kondensat från en het solnebulosa . upptäckte sedan att syret i dessa föremål förstärktes i ¹⁶ O med ~5% medan ¹⁷ O/ ¹⁸ O var detsamma som terrestra. Detta visade tydligt en stor effekt i ett rikligt grundämne som kan vara kärnkraft, möjligen från en stjärnkälla. Dessa föremål visade sig sedan innehålla strontium med mycket låga ⁸⁷ Sr/ ⁸⁶ Sr vilket tyder på att de var några miljoner år äldre än tidigare analyserat meteoritmaterial och att denna typ av material skulle förtjäna en sökning efter ²⁶ Al. ²⁶ Al finns bara idag i solsystemets material som ett resultat av kosmiska reaktioner på oskärmade material på en extremt [ nivå. Således är alla ursprungliga ²⁶ Al i det tidiga solsystemet nu utdöda.

För att fastställa närvaron av ²⁶ Al i mycket gamla material krävs att proverna måste innehålla tydliga överskott av ²⁶ Mg / ²⁴ Mg vilket korrelerar med förhållandet ²⁷ Al / ²⁴ Mg. Det stabila ²⁷ Al är då ett surrogat för utdöd ²⁶ Al. De olika ²⁷ Al/ ²⁴ Mg-förhållandena är kopplade till olika kemiska faser i ett prov och är resultatet av normala kemiska separationsprocesser förknippade med tillväxten av kristallerna i CAI. Tydliga bevis på närvaron av ²⁶ Al vid ett överflödsförhållande på 5×10-5 ^visades av Lee, et al. Värdet ( ²⁶ Al/ ²⁷ Al ~ 5 × 10 ⁻⁵ ) har nu allmänt fastställts som det höga värdet i tidiga solsystemprover och har allmänt använts som en förfinad tidsskalakronometer för det tidiga solsystemet. Lägre värden innebär en senare tidpunkt för bildning. Om detta ²⁶ Al är resultatet av stjärnkällor före solen, så innebär detta ett nära samband i tid mellan bildandet av solsystemet och produktionen i någon exploderande stjärna. Många material som hade antagits vara mycket tidiga (t.ex. chondrules) verkar ha bildats några miljoner år senare (Hutcheon & Hutchison) [ . Andra utdöda radioaktiva kärnor, som helt klart hade ett stjärnursprung, upptäcktes då.

Att ²⁶ Al var närvarande i det interstellära mediet som en stor gammastrålkälla undersöktes inte förrän utvecklingen av det högenergiska astronomiska observatoriets program. Rymdfarkosten HEAO-3 med kylda Ge-detektorer tillät tydlig detektering av 1,808 Mev gammalinjer från den centrala delen av galaxen från en distribuerad källa på ²⁶ Al. Detta representerar en quasi steady state-inventering motsvarande två solmassor av ²⁶ Al distribuerades [ . Denna upptäckt utökades kraftigt av observationer från Compton Gamma Ray Observatory med COMPTEL-teleskopet i galaxen. Därefter detekterades också de ⁶⁰ Fe-linjerna (1,173 & 1,333 Mev) och visade att de relativa sönderfallshastigheterna från ⁶⁰ Fe till ²⁶ Al var ⁶⁰ Fe/ ²⁶ AL~0,11.

I jakten på bärarna av ²² Ne i slammet som producerats genom kemisk destruktion av vissa meteoriter, hittades bärarkorn i mikronstorlek, syrabeständiga ultraeldfasta material (t.ex. C, SiC ) av E. Anders & Chicagogruppen. Bärarkornen visades tydligt vara cirkumstellära kondensat från tidigare stjärnor och innehöll ofta mycket stora förbättringar av ²⁶ Mg/ ²⁴ Mg från sönderfallet av ²⁶ Al med ²⁶ Al/ ²⁷ Al som ibland närmade sig 0,2 Dessa studier på korn i mikronskala var möjliga som en resultat av utvecklingen av ytjonmasspektrometri vid hög massupplösning med en fokuserad stråle utvecklad av G. Slodzian & R.Castaing med CAMECA Co.

Produktionen av ²⁶ Al genom interaktioner mellan kosmisk strålning i oskärmade material används som en övervakare av exponeringstiden för kosmisk strålning. Mängderna är långt under den initiala inventeringen som finns i mycket tidiga solsystemskräp.

Se även

• Isotoper av aluminium
• Radiometrisk datering § 26Al – 26Mg kronometer
• Datering av ytexponering