Aluminio-26

El aluminio-26 ( ^²⁶Al , Al -26 ) es un isótopo radiactivo del elemento químico aluminio , que se desintegra por emisión de positrones o captura electrónica a magnesio -26 estable . La vida media del ^²⁶Al es de 717 000 años. Este tiempo es demasiado corto para que el isótopo sobreviva como nucleido primordial , pero se produce una pequeña cantidad por colisiones de átomos con protones de rayos cósmicos . ^{[ 3 ]}

La desintegración del aluminio-26 también produce rayos gamma y rayos X. ^{[ 4 ]} Los rayos X y los electrones Auger son emitidos por la capa atómica excitada del hijo ²⁶ Mg después de la captura electrónica que normalmente deja un hueco en una de las subcapas inferiores.

Debido a su radiactividad, generalmente se almacena detrás de al menos 5 centímetros (2 pulgadas) de plomo. El contacto con el ^26Al puede provocar contaminación radiológica. Esto requiere herramientas especiales para su transferencia, uso y almacenamiento. ^{[ 4 ]} 

El aluminio-26 se puede utilizar para calcular la edad terrestre de meteoritos y cometas . Se produce en cantidades significativas en objetos extraterrestres mediante la espalación del silicio junto con el berilio-10 , aunque tras caer a la Tierra, la producción de ^26Al cesa y su abundancia relativa a otros nucleidos cosmogénicos disminuye. La ausencia de fuentes de aluminio-26 en la Tierra es consecuencia de que la atmósfera terrestre impide que el silicio de la superficie y la baja troposfera interactúe con los rayos cósmicos. Por consiguiente, la cantidad de ^26Al en la muestra se puede utilizar para calcular la fecha en que el meteorito cayó a la Tierra. ^{[ 3 ]}

La emisión de rayos gamma proveniente de la desintegración del aluminio-26 a 1809  keV fue la primera emisión gamma observada desde el Centro Galáctico . La observación fue realizada por el satélite HEAO-3 en 1984. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

^{El 26Al} se produce principalmente en supernovas que expulsan muchos nucleidos radiactivos al medio interestelar . Se cree que este isótopo es crucial para la evolución de los objetos planetarios, ya que proporciona suficiente calor para fundir y diferenciar los planetesimales en acreción . Se sabe que esto ocurrió durante la historia temprana de los asteroides 1 Ceres y 4 Vesta . ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Se ha planteado la hipótesis de que el 26Al} desempeñó un papel en la forma inusual de la luna de Saturno , Jápeto . Jápeto es notablemente aplanado y oblado, lo que indica que giraba significativamente más rápido al principio de su historia, con un período de rotación posiblemente tan corto como 17 horas. El calentamiento del ^26Al podría haber proporcionado suficiente calor en Jápeto para permitirle adaptarse a este rápido período de rotación, antes de que la luna se enfriara y se volviera demasiado rígida para volver al equilibrio hidrostático. ^{[ 10 ]}

La presencia de la molécula de monofluoruro de aluminio como isótopo ²⁶ Al en CK Vulpeculae , que es un tipo desconocido de nova, constituye la primera evidencia sólida de una molécula radiactiva extrasolar. ^{[ 11 ]}

Al considerar la fusión conocida de cuerpos pequeños ^{[ 12 ]} en el Sistema Solar primitivo, H.C. Urey observó que los núcleos radiactivos de larga vida presentes de forma natural ( ^⁴⁰K , ^²³⁸U , ^²³⁵U y ^²³²Th ) eran fuentes de calor insuficientes. Propuso que las fuentes de calor de los núcleos de vida corta de las estrellas recién formadas podrían ser la fuente e identificó el ^²⁶Al como la opción más probable. ^{[ 13 ] [ 14 ]} Esta propuesta se formuló mucho antes de que se conocieran o comprendieran los problemas generales de la nucleosíntesis estelar de los núcleos. Esta conjetura se basó en el descubrimiento de ^²⁶Al en un blanco de Mg por Simanton, Rightmire, Long y Kohman. ^{[ 15 ]}

Su búsqueda se emprendió porque hasta entonces no se conocía ningún isótopo radiactivo de Al que pudiera ser útil como trazador. Consideraciones teóricas sugerían la existencia de un isótopo de larga vida, el ^26Al ; su vida útil era desconocida entonces, solo se estimaba entre 10⁴ ^y 10⁶ ^años . La búsqueda del ^26Al se extendió durante muchos años, mucho después del descubrimiento del radionúclido extinto ^129I , que demostró que la nucleosíntesis, no más de ~10⁸ ^años antes de su formación, había contribuido al Sistema Solar. Se sabía desde hacía tiempo que los materiales asteroides que proporcionan muestras de meteoritos provenían del Sistema Solar primitivo. ^{[ 16 ]}

El meteorito Allende , que cayó en 1969, contenía abundantes inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAI). Estos son materiales muy refractarios y se interpretaron como condensados ​​de una nebulosa solar caliente . ^{[ 17 ] [ 18 ]} Luego se descubrió que el oxígeno en estos objetos estaba enriquecido en ¹⁶ O en ~5%, mientras que la relación ¹⁷ O/ ¹⁸ O era la misma que la terrestre. Esto mostró claramente un gran efecto en un elemento abundante que podría ser nuclear, posiblemente de una fuente estelar. Luego se encontró que estos objetos contenían estroncio con una relación ⁸⁷ Sr/ ⁸⁶ Sr muy baja, lo que indicaba que eran unos pocos millones de años más antiguos que el material meteorítico analizado previamente y que este tipo de material justificaría una búsqueda de ²⁶ Al. ^{[ 19 ]}

Para establecer la presencia de ²⁶ Al en materiales muy antiguos, es necesario demostrar que las muestras deben contener claros excesos de ²⁶ Mg/ ²⁴ Mg que se correlacionan con la relación de ²⁷ Al/ ^{24 Mg. El 27} Al estable es entonces un sustituto del ²⁶ Al extinto. Las diferentes relaciones ²⁷ Al/ ²⁴ Mg están acopladas a diferentes fases químicas en una muestra y son el resultado de procesos normales de separación química asociados con el crecimiento de los cristales en las CAI. Lee et al. demostraron evidencia clara de la presencia de ²⁶ Al en una relación de abundancia de 5×10 ⁻⁵ (en relación con ²⁷ Al, la forma estándar de cuantificar este isótopo). ^{[ 20 ] [ 21 ]} El valor ( ²⁶ Al/ ²⁷ Al  ~  5 × 10 ⁻⁵ ) se ha establecido generalmente como el valor alto en muestras del Sistema Solar temprano y se ha utilizado generalmente como un cronómetro de escala de tiempo refinado para el Sistema Solar temprano. Valores más bajos implican un tiempo de formación más reciente. Si este ²⁶ Al es el resultado de fuentes estelares presolares, entonces esto implica una conexión cercana en el tiempo entre la formación del Sistema Solar y la producción en alguna estrella en explosión. Muchos materiales que se habían presumido muy tempranos (por ejemplo, cóndrulos) parecen haberse formado unos pocos millones de años después. ^{[ 22 ]} Otros núcleos radiactivos extintos, que claramente tenían un origen estelar, se estaban descubriendo entonces. ^{[ 23 ]}

Que el ^26Al está presente en el medio interestelar como una importante fuente de rayos gamma no se exploró hasta el desarrollo del programa del observatorio astronómico de alta energía. La nave espacial HEAO-3 con detectores de Ge refrigerados permitió la detección clara de  líneas gamma de 1,808 MeV desde la parte central de la galaxia a partir de una fuente distribuida de 26Al. [ 5 ] Esto representa aproximadamente dos masas solares de ^{26Al . Este descubrimiento} fue ampliado ^{considerablemente} por observaciones del Observatorio de Rayos Gamma Compton utilizando el telescopio COMPTEL en la galaxia. ^{[ 24 ]} Posteriormente, también se detectaron las líneas de 60Fe (1,173 MeV ^y  1,333 MeV) mostrando que las tasas relativas de desintegración de ^60Fe a ^26Al son ^60Fe / ^26Al ~ 0,11. ^{[ 25 ]}   

En la búsqueda de los portadores de ^22Ne en el lodo producido por la destrucción química de algunos meteoritos, E. Anders y el grupo de Chicago encontraron granos portadores de tamaño micrométrico, materiales ultrarrefractarios resistentes a los ácidos (por ejemplo, C, SiC ). Se demostró claramente que los granos portadores eran condensados ​​circunestelares de estrellas anteriores y a menudo contenían grandes incrementos en ^26Mg / ^24Mg debido a la desintegración de ^26Al , con una relación ^26Al / ^27Al que a veces se aproximaba a 0,2. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

La producción de ^26Al por interacciones de rayos cósmicos en materiales sin protección (meteoritos) se utiliza como indicador del último momento de exposición a rayos cósmicos. La cantidad máxima detectada está muy por debajo del inventario inicial que se encontró en los inicios del sistema solar.

Antes de 1954, la vida media del aluminio-26m se midió en 6,3 segundos. ^{[ 28 ]} Después de que se teorizó que esta podría ser la vida media de un estado metaestable ( isómero ) del aluminio-26, el estado fundamental se produjo mediante el bombardeo de magnesio-26 y magnesio-25 con deuterones en el ciclotrón de la Universidad de Pittsburgh . ^{[ 15 ]} La primera vida media se determinó en el rango de 10 ⁶ años. La vida media de la desintegración beta de Fermi del estado metaestable del aluminio-26 es de interés en la prueba experimental de dos componentes del Modelo Estándar , a saber, la hipótesis de corriente vectorial conservada y la unitariedad requerida de la matriz de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa . ^{[ 29 ]} La desintegración está superpermitida . La medición de 2011 de la vida media del ^26m Al es de 6346,54 ± 0,46 (estadístico) ± 0,60 (sistema) milisegundos. ^{[ 30 ]}

• Isótopos del aluminio
• Datación radiométrica §  El cronómetro 26Al – 26Mg
• datación por exposición superficial