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稳定同位素是指那些在观察的时间尺度内不会自发衰变成其他元素的同位素。从目前的观测和理论来看,稳定同位素在正常情况下确实不会发生衰变。但是,如果我们考虑极其漫长的时间尺度,那么情况可能会有所不同。
理论背景:理论上讲,任何原子核都可能存在一定的衰变概率,即便是那些被认为是稳定的同位素。这种概率非常低,在人类可观测的时间尺度内几乎可以忽略不计。例如,某些所谓的“稳定”同位素,例如:教科书一直将铋-209列为最重的自然存在原子,且永远不会衰变。一项新的实验表明,教科书是错误的。法国奥赛空间天体物理研究所的皮埃尔·德·马西亚克 (Pierre de Marcillac) 和他的同事使用极其灵敏的热探测仪器(即辐射热计),偶然发现了 100 多个铋-209 原子各自喷发出一个氦核(也称为 α 粒子),变成更轻的铊-205 原子的迹象。理论家早在 50 多年前就预测到了这种特殊的衰变(文献1)。然而,在 1949 年至 1972 年间进行的一系列实验未能找到任何衰变证据之后,这些预测逐渐被淡忘。尽管其半衰期约为 10^19 年,这是一个极其漫长的时间尺度。
实际情况大多数稳定同位素:对于绝大多数被认为是稳定的同位素,比如 12C、16O、32S 等,它们的半衰期远远超过宇宙的年龄(约 138 亿年),因此在实际意义上我们可以认为它们是永远不会衰变的。极少数例外:像铋-209 这样的同位素,虽然被认为是稳定的,但实际上会在极其长的时间尺度上衰变,这类同位素非常罕见。
结论对于大多数稳定同位素而言,在人类可以观测的时间尺度内(甚至在宇宙的寿命范围内),它们确实是不会衰变的。如果时间足够长,理论上来说某些被认为是稳定的同位素可能会衰变,但这仅限于非常特殊的例子,而且这些同位素的半衰期远远超出了我们所能观测到的时间范围。总之,在实际应用中,稳定同位素被视为不会衰变的,而在极端长的时间尺度下,某些同位素可能会表现出微弱的衰变倾向,但这并不影响我们对稳定同位素的基本理解和应用。
参考资料:
1.https://webbedxp.com/zh-CN/science/noble/article/not-even-bismuth-209-lasts-forever
2.https://www.snexplores.org/article/explainer-radiation-radioactive-decay-chemistry-isotopes
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GMT+8, 2024-8-18 15:18
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