ألومنيوم-26

الألومنيوم-26 ( ^26Al ، Al-26 ) هو نظير مشع لعنصر الألومنيوم ، يتحلل إما بانبعاث البوزيترون أو بالتقاط الإلكترون إلى المغنيسيوم -26 المستقر . يبلغ عمر النصف للألومنيوم ^-26 حوالي 717,000 سنة. هذه المدة قصيرة جدًا بحيث لا يستطيع النظير البقاء كنواة بدائية ، ولكن يتم إنتاج كمية ضئيلة منه نتيجة تصادم الذرات مع بروتونات الأشعة الكونية . ^{[ 3 ]}

ينتج عن تحلل الألومنيوم-26 أيضًا أشعة جاما وأشعة سينية . ^{[ 4 ]} تنبعث الأشعة السينية وإلكترونات أوجيه من الغلاف الذري المثار لذرة المغنيسيوم ^-26 الناتجة بعد التقاط الإلكترون الذي يترك عادةً ثقبًا في أحد الأغلفة الفرعية السفلية.

نظرًا لكونه مشعًا، يُخزّن عادةً خلف طبقة من الرصاص لا تقل سماكتها عن 5 سنتيمترات ( بوصتين) . قد يؤدي التلامس مع الألومنيوم ^-26 إلى تلوث إشعاعي. وهذا يستلزم استخدام أدوات خاصة لنقله واستخدامه وتخزينه. ^{[ 4 ]} 

يمكن استخدام الألومنيوم-26 لحساب عمر النيازك والمذنبات على سطح الأرض . يُنتج بكميات كبيرة في الأجسام الفضائية عبر تفتت السيليكون إلى جانب البريليوم-10 ، إلا أنه بعد سقوطه على الأرض، يتوقف إنتاج الألومنيوم ^-26 ، ويقل تركيزه مقارنةً بالنظائر الكونية الأخرى . يُعزى غياب مصادر الألومنيوم-26 على الأرض إلى أن الغلاف الجوي للأرض يحجب تفاعل السيليكون على السطح وفي الطبقة السفلى من التروبوسفير مع الأشعة الكونية. بالتالي، يمكن استخدام كمية الألومنيوم ^-26 في العينة لحساب تاريخ سقوط النيزك على الأرض. ^{[ 3 ]}

كان انبعاث أشعة غاما الناتج عن تحلل الألومنيوم-26 عند طاقة 1809  كيلو إلكترون فولت أول انبعاث لأشعة غاما يُرصد من مركز المجرة . وقد تم هذا الرصد بواسطة القمر الصناعي HEAO-3 في عام 1984. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

يُنتَج الألومنيوم ^{-26 بشكل رئيسي في} المستعرات العظمى التي تقذف العديد من النويدات المشعة في الوسط بين النجوم . يُعتقد أن هذا النظير بالغ الأهمية لتطور الأجرام الكوكبية، إذ يُوفِّر حرارة كافية لصهر وتمايز الكواكب الصغيرة المتراكمة . من المعروف أن هذا حدث خلال المراحل المبكرة من تاريخ الكويكبين سيريس-1 وفيستا -4 . ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] وقد طُرحت فرضية مفادها أن الألومنيوم -26} لعب دورًا في الشكل غير المعتاد لقمر زحل إيابيتوس . يتميز إيابيتوس بشكله المفلطح والمُفلطح بشكل ملحوظ، مما يشير إلى أنه كان يدور بسرعة أكبر بكثير في المراحل المبكرة من تاريخه، بفترة دوران قد تصل إلى 17 ساعة فقط. ربما وفر التسخين الناتج عن الألومنيوم ^-26 حرارة كافية في إيابيتوس ليسمح له بالتوافق مع فترة الدوران السريعة هذه، قبل أن يبرد القمر ويصبح شديد الصلابة بحيث لا يستطيع العودة إلى حالة التوازن الهيدروستاتيكي. ^{[ 10 ]}

يشكل وجود جزيء أحادي فلوريد الألومنيوم كنظير ^26Al في CK Vulpeculae ، وهو نوع غير معروف من المستعرات العظمى، أول دليل قاطع على وجود جزيء مشع خارج المجموعة الشمسية . ^{[ 11 ]}

عند دراسة ظاهرة انصهار الأجسام الصغيرة المعروفة ^{[ 12 ]} في النظام الشمسي المبكر، لاحظ إتش سي يوري أن النوى المشعة طويلة العمر الموجودة طبيعيًا ( البوتاسيوم ^-40 ، واليورانيوم ^-238 ، واليورانيوم ^{-235، والثوريوم -232} ) لم تكن مصادر حرارة كافية. واقترح أن مصادر الحرارة من النوى قصيرة العمر في النجوم حديثة التكوين قد تكون هي المصدر، وحدد الألومنيوم ^-26 باعتباره الخيار الأرجح. ^{[ 13 ] [ 14 ]} وقد طُرح هذا الاقتراح قبل وقت طويل من معرفة أو فهم المشكلات العامة لتخليق النوى النجمية . واستند هذا التخمين إلى اكتشاف الألومنيوم ^-26 في هدف من المغنيسيوم بواسطة سيمانتون، ورايتمير، ولونغ، وكوهان. ^{[ 15 ]}

بدأ البحث لعدم وجود نظير مشع معروف للألمنيوم (Al) يمكن استخدامه كمتتبع. أشارت الاعتبارات النظرية إلى وجود نظير ^{26Al طويل العمر، إلا أن عمره لم يكن معروفًا آنذاك، وقُدِّر فقط بين 10⁴} و10⁶ سنة. استمر البحث عن ^26Al لسنوات عديدة، بعد فترة طويلة من اكتشاف النظير المشع المنقرض ^129I ، الذي أظهر أن عملية التخليق النووي التي حدثت قبل حوالي 10⁸ ^{سنة من تكوين النظام الشمسي قد ساهمت فيه. من المعروف منذ} زمن طويل أن المواد الكويكبية التي تُوفِّر عينات النيازك تعود إلى النظام الشمسي المبكر. ^{[ 16 ]}

احتوى نيزك أليندي ، الذي سقط عام 1969، على كميات وفيرة من شوائب غنية بالكالسيوم والألومنيوم (CAIs). هذه مواد شديدة الانصهار، وقد فُسِّرت على أنها مكثفات من سديم شمسي ساخن . ^{[ 17 ] [ 18 ]} ثم اكتشف الباحثون أن نسبة الأكسجين في هذه الأجسام كانت مرتفعة بنسبة ^16O بنحو 5%، بينما كانت نسبة ^17O / ^18O مماثلة لتلك الموجودة في الأرض. أظهر هذا بوضوح تأثيرًا كبيرًا لعنصر وفير قد يكون نوويًا، وربما من مصدر نجمي. وُجد لاحقًا أن هذه الأجسام تحتوي على السترونتيوم بنسبة منخفضة جدًا من ^87Sr / ^86Sr ، مما يشير إلى أنها أقدم ببضعة ملايين من السنين من المواد النيزكية التي تم تحليلها سابقًا، وأن هذا النوع من المواد يستحق البحث عن ^26Al . ^{[ 19 ]}

لإثبات وجود الألومنيوم ^-26 في المواد القديمة جدًا، يجب إثبات احتواء العينات على فائض واضح من المغنيسيوم ^-26 / المغنيسيوم ^-24 ، والذي يرتبط بنسبة الألومنيوم ^-27 / المغنيسيوم ^-24 . يُعد الألومنيوم ^-27 المستقر بديلًا عن الألومنيوم ^{-26 المنقرض. ترتبط نسب الألومنيوم -27} / المغنيسيوم ^-24 المختلفة بأطوار كيميائية مختلفة في العينة، وهي ناتجة عن عمليات الفصل الكيميائي الطبيعية المصاحبة لنمو البلورات في شوائب الكالسيوم والألومنيوم. وقد قدم لي وزملاؤه دليلًا واضحًا على وجود الألومنيوم ^-26 بنسبة وفرة تبلغ 5×10⁻⁵ ⁽ مقارنةً بالألومنيوم ^-27 ، وهي الطريقة القياسية لتحديد كمية هذا النظير). ^{[ 20 ] [ 21 ]} أصبحت القيمة ( ^26Al / ^27Al  ~  5 × 10⁻⁵ ) تُعتبر القيمة العالية في عينات النظام الشمسي المبكر، وتُستخدم عادةً كمقياس زمني دقيق لتحديد زمن تكوين النظام الشمسي المبكر. تشير القيم المنخفضة إلى زمن تكوين أحدث. إذا كان هذا الألومنيوم ^{-26 ناتجًا} عن مصادر نجمية ما قبل النظام الشمسي، فهذا يدل على وجود صلة زمنية وثيقة بين تكوين النظام الشمسي وإنتاجه في نجم منفجر. يبدو أن العديد من المواد التي كان يُفترض أنها مبكرة جدًا (مثل الكوندريتات) قد تشكلت بعد ذلك ببضعة ملايين من السنين. ^{[ 22 ]} في ذلك الوقت، كان يتم اكتشاف نوى مشعة أخرى منقرضة، والتي كان من الواضح أنها ذات أصل نجمي. ^{[ 23 ]}

لم يُكتشف وجود الألومنيوم-26 في الوسط بين النجوم كمصدر رئيسي لأشعة ^غاما إلا مع تطوير برنامج المرصد الفلكي عالي الطاقة. سمحت المركبة الفضائية HEAO-3 المزودة بكواشف من الجرمانيوم المبرد بالرصد الواضح  لخطوط غاما عند طاقة 1.808 ميغا إلكترون فولت من الجزء المركزي للمجرة، والناتج عن مصدر موزع للألومنيوم ^-26 . ^{[ 5 ]} يُمثل هذا ما يُعادل كتلتين شمسيتين تقريبًا من الألومنيوم ^-26 . وقد توسع هذا الاكتشاف بشكل كبير من خلال عمليات الرصد التي أجراها مرصد كومبتون لأشعة غاما باستخدام تلسكوب COMPTEL في المجرة. ^{[ 24 ]} لاحقًا، تم رصد خطوط الحديد ^-60 (1.173  ميغا إلكترون فولت و1.333  ميغا إلكترون فولت) أيضًا، مما أظهر أن المعدلات النسبية للاضمحلال من الحديد ^-60 إلى الألومنيوم ^-26 هي ^60Fe / ^26Al  ~  0.11. ^{[ 25 ]}

في سياق البحث عن حوامل النيون ^-22 في الرواسب الناتجة عن التحلل الكيميائي لبعض النيازك، اكتشف إي. أندرس ومجموعة شيكاغو حبيبات حاملة بحجم ميكروني، مصنوعة من مواد فائقة الانصهار مقاومة للأحماض (مثل الكربون وكربيد السيليكون ). وقد تبين بوضوح أن هذه الحبيبات الحاملة عبارة عن مكثفات محيطة بالنجوم من نجوم سابقة، وغالبًا ما تحتوي على زيادات كبيرة جدًا في نسبة المغنيسيوم ^{-26 إلى المغنيسيوم -24} الناتجة عن تحلل الألومنيوم ^-26، حيث تقترب نسبة الألومنيوم ^-26 إلى الألومنيوم ^-27 أحيانًا من 0.2. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

يُستخدم إنتاج الألومنيوم ^{-26 الناتج عن تفاعلات} الأشعة الكونية في المواد غير المحمية (النيازك) كمؤشر على آخر وقت تعرضها للأشعة الكونية. وتُعدّ الكمية القصوى المُكتشفة أقل بكثير من المخزون الأولي الذي وُجد في المراحل الأولى للنظام الشمسي.

قبل عام 1954، قُدِّر عمر النصف للألومنيوم-26m بـ 6.3 ثانية. ^{[ 28 ]} بعد أن طُرحت نظرية مفادها أن هذا قد يكون عمر النصف لحالة شبه مستقرة ( متصاوغ ) للألومنيوم-26، تم إنتاج الحالة الأرضية بقصف المغنيسيوم -26 والمغنيسيوم -25 بالديوترونات في السيكلوترون بجامعة بيتسبرغ . ^{[ 15 ]} حُدِّد عمر النصف الأول في حدود 10⁶ ^{سنة .} يُعد عمر النصف لتحلل بيتا لفيرمي لحالة الألومنيوم-26 شبه المستقرة ذا أهمية في الاختبار التجريبي لمكونين من النموذج القياسي ، وهما فرضية التيار المتجه المحفوظ ووحدة مصفوفة كابيبو-كوباياشي-ماسكاوا المطلوبة . ^{[ 29 ]} هذا التحلل مسموح به فوق الحد المسموح به . تم قياس نصف عمر ^26m Al في عام 2011، وكان 6346.54 ± 0.46 (إحصائي) ± 0.60 (نظام) مللي ثانية. ^{[ 30 ]}

• نظائر الألومنيوم
• التأريخ الإشعاعي §  كرونومتر 26Al – 26Mg
• تحديد عمر التعرض السطحي