Введение
Нуклиды с атомным номером 20, но с различными массовыми числами
Кальций (Ca) имеет 26 известных изотопов, от Ca до Ca. Существует пять стабильных изотопов (Ca, Ca, Ca, Ca и Ca), а также один изотоп (Ca) с таким длительным периодом полураспада, что он практически стабилен. Наиболее распространенный изотоп, Ca, и редкий Ca теоретически нестабильны с энергетической точки зрения, но их распад не наблюдался. Кальций также имеет космогенный изотоп, Ca, с периодом полураспада 99 400 лет. В отличие от космогенных изотопов, образующихся в атмосфере, Ca образуется в результате нейтронной активации Ca. Большая часть его образования происходит в верхнем метре почвенного профиля, где поток космогенных нейтронов все еще достаточно интенсивен. Ca привлек значительное внимание в астрофизических исследованиях, поскольку он распадается до K, являющегося важным индикатором аномалий в Солнечной системе. Наиболее стабильными искусственными изотопами являются Ca с периодом полураспада 163 дня и Ca с периодом полураспада 4,5 дня. Все остальные изотопы кальция имеют период полураспада в минуты или меньше. Ca составляет около 97% природного кальция. Ca, как и Ar, является продуктом распада K. Хотя K–Ar датировка широко используется в геологических науках, распространенность Ca в природе затрудняет его применение для датировки. Для определения возраста K–Ca используются методы, основанные на масс-спектрометрии и изотопном разбавлении с использованием двойного индикатора.
Кальций-48
Кальций-48 — это ядро с двойной магией, содержащее 28 нейтронов; необычно обогащенное нейтронами для легкого первичного ядра. Он распадается посредством двойного бета-распада с чрезвычайно большим периодом полураспада, составляющим около 6,4 × 10 лет, хотя теоретически возможен и одинарный бета-распад. Этот распад можно проанализировать с использованием модели ядерной оболочки sd, и он более энергичен (4,27 МэВ), чем любой другой двойной бета-распад. Он также может служить предшественником для нейтронообогащенных и сверхтяжелых ядер.
Кальций-60
Кальций-60 является самым тяжелым известным изотопом на 2020 год. Его существование указывает на то, что существуют и другие изотопы кальция с четным числом нейтронов до, по крайней мере, Ca, в то время как Ca, вероятно, является последним стабильным изотопом с нечетным числом нейтронов. Ранее предполагалось, что нейтронная граница устойчивости находится при Ca, а Ca нестабилен. Однако последующие спектроскопические измерения соседних нуклидов Ca, Ca и Ti показали, что она, скорее всего, лежит на "острове инверсии", существование которого известно в окрестностях хрома (Cr).