سلسلة التحلل

في العلوم النووية، تشير سلسلة الاضمحلال إلى سلسلة متوقعة من التفككات الإشعاعية التي تخضع لها نوى بعض العناصر الكيميائية غير المستقرة.

لا تتحلل النظائر المشعة عادةً مباشرةً إلى نظائر مستقرة ، بل إلى نظير مشع آخر. ثم يتحلل النظير الناتج عن هذا الإشعاع إلى نظير آخر، غالباً ما يكون مشعاً. تنتهي سلسلة التحلل هذه دائماً بنظير مستقر ، حيث لا تمتلك نواته فائض الطاقة اللازم لإنتاج إشعاع آخر. ويُقال حينها إن هذه النظائر المستقرة قد وصلت إلى حالتها الأرضية .

تُعرف مراحل أو خطوات سلسلة التحلل النووي بعلاقتها بالمراحل السابقة أو اللاحقة. لذا، يُطلق على النظير الأم اسم النظير الذي يتحلل ليُكوّن نظيرًا ابنة . على سبيل المثال، للعنصر 92، اليورانيوم ، نظير يحتوي على 144 نيوترونًا ( ^236U )، ويتحلل إلى نظير للعنصر 90، الثوريوم ، يحتوي على 142 نيوترونًا ( ^232Th ). قد يكون النظير الابن مستقرًا ، أو قد يتحلل هو نفسه ليُكوّن نظيرًا ابنة آخر. يحدث هذا مع ^232Th عندما يتحلل إلى الراديوم-228 . يُطلق على النظير الابن لنظير ابنة، مثل ^228Ra ، أحيانًا اسم النظير الحفيد . يخضع ²²⁸ Ra بدوره لثمانية اضمحلالات وتحولات أخرى حتى يتم إنتاج نظير مستقر، ²⁰⁸ Pb ، مما ينهي سلسلة اضمحلال ²³⁶ U.

إن الزمن اللازم لتحلل ذرة من نظير أصلي إلى نظيرها الوليد غير قابل للتنبؤ به بشكل أساسي، ويتفاوت بشكل كبير. بالنسبة للنوى الفردية، لا يُعرف أن لهذه العملية أسبابًا محددة ، وبالتالي فإن وقت حدوثها عشوائي تمامًا . التنبؤ الوحيد الممكن هو تنبؤ إحصائي يعبر عن متوسط ​​معدل التحلل. يمكن تمثيل هذا المعدل بتعديل منحنى التوزيع الأسي المتناقص بثابت تحلل ( λ ) خاص بالنظير. بناءً على هذا الفهم، فإن التحلل الإشعاعي لمجموعة أولية من الذرات غير المستقرة على مدى الزمن t يتبع المنحنى المعطى بالمعادلة e ^{− λt} .

تُعدّ فترة نصف العمر من أهم خصائص أي مادة مشعة، وهي الفترة الزمنية اللازمة لتحلل نصف عدد معين من الذرات المشعة، وتتناسب عكسيًا مع ثابت تحلل النظير، λ . وقد حُدّدت فترات نصف العمر في المختبرات للعديد من النويدات المشعة، وتتراوح بين فترات شبه فورية - يتحلل الهيدروجين-5 في وقت أقل من الوقت الذي يستغرقه الفوتون للانتقال من أحد طرفي نواته إلى الطرف الآخر - إلى فترات أطول بأربعة عشر رتبة مقدارية من عمر الكون : يبلغ نصف عمر التيلوريوم-128 128.2.2 × 10 ²⁴  سنة .

تتنبأ معادلة بيتمان بالكميات النسبية لجميع النظائر المكونة لسلسلة تحلل معينة، وذلك بعد أن تستمر هذه السلسلة لفترة كافية حتى تصل بعض نواتجها إلى نهاية السلسلة المستقرة (أي غير المشعة). وتُسمى سلسلة التحلل التي تصل إلى هذه الحالة، والتي قد تستغرق مليارات السنين، في حالة اتزان . تُنتج عينة من مادة مشعة في حالة اتزان كمية ثابتة ومتناقصة من النشاط الإشعاعي مع انتقال النظائر المكونة لها عبر سلسلة التحلل. من ناحية أخرى، إذا كانت عينة من مادة مشعة مُخصبة نظائريًا، أي أن نظيرًا مشعًا موجود بكميات أكبر مما لو كانت سلسلة التحلل هي السبب الوحيد لوجوده، فإن هذه العينة تُسمى خارج حالة اتزان . ومن النتائج غير البديهية لهذا الاختلال في الاتزان أن عينة من مادة مُخصبة قد تزداد إشعاعيتها أحيانًا مع تراكم نواتج تحلل أكثر إشعاعًا من نواتجها الأصلية. يوفر كل من اليورانيوم المخصب واليورانيوم المستنفد أمثلة على هذه الظاهرة.

نشأت العناصر الكيميائية على مرحلتين. بدأت الأولى بعد الانفجار العظيم بفترة وجيزة . فمنذ عشر ثوانٍ وحتى عشرين دقيقة من بداية الكون، كان التكثيف الأولي للذرات الخفيفة مسؤولاً عن تكوين أخف أربعة عناصر. وتألفت الغالبية العظمى من هذا الإنتاج البدائي من أخف ثلاثة نظائر للهيدروجين - البروتون والديوتيريوم والتريتيوم - واثنين من نظائر الهيليوم التسعة المعروفة - الهيليوم-3 والهيليوم -4 . ومن المحتمل أيضاً أن كميات ضئيلة من الليثيوم-7 والبريليوم -7 قد تم إنتاجها.

بحسب ما هو معروف، بدأت جميع العناصر الأثقل بالظهور بعد حوالي 100 مليون سنة، في مرحلة ثانية من التخليق النووي بدأت مع ولادة النجوم الأولى . ^{[ 1 ]} كانت الأفران النووية التي تُغذي تطور النجوم ضرورية لإنتاج كميات كبيرة من جميع العناصر الأثقل من الهيليوم، وعمليات الالتقاط السريع والبطيء للعناصر.يُعتقد أن عمليات التقاط النيوترونات التي تحدث في نوى النجوم قد أنتجت جميع العناصر حتى الحديد والنيكل (العدد الذري 26 و28). وتستطيع الظروف القاسية المصاحبة لانفجارات المستعرات العظمى إنتاج العناصر الواقعة بين الأكسجين والروبيديوم (أي الأعداد الذرية من 8 إلى 37). ويبدو أن إنتاج العناصر الأثقل، بما في ذلك تلك التي لا تمتلك نظائر مستقرة - أي جميع العناصر ذات العدد الذري الأكبر من الرصاص، 82 - يعتمد على عملية التخليق النووي السريع (r-process) التي تحدث وسط التركيزات الهائلة من النيوترونات الحرة المنبعثة أثناء اندماج النجوم النيوترونية .

تشكلت معظم نظائر العناصر الكيميائية الموجودة على الأرض اليوم من خلال عمليات مماثلة، وذلك في وقت لا يتجاوز تكثف كوكبنا من القرص الكوكبي الأولي للشمس ، قبل حوالي 4.5 مليار سنة. وتُستثنى من هذه العناصر البدائية تلك التي نتجت عن التفكك الإشعاعي لنوى ذرية غير مستقرة أثناء مرورها عبر إحدى سلاسل التحلل، والتي تنتهي كل منها بإنتاج أحد النظائر المستقرة الـ 251 المعروفة. وباستثناء التخليق النووي الكوني أو النجمي، وسلاسل التحلل، فإن الطرق الأخرى الوحيدة لإنتاج عنصر كيميائي تعتمد على الأسلحة الذرية ، أو المفاعلات النووية ( الطبيعية أو من صنع الإنسان )، أو التجميع المضني للنوى ذرةً ذرةً باستخدام مسرعات الجسيمات .

تتحلل النظائر غير المستقرة إلى نواتجها الوليدة (التي قد تكون أحيانًا أكثر عدم استقرارًا) بمعدل محدد؛ وفي النهاية، غالبًا بعد سلسلة من التحللات، يتم الوصول إلى نظير مستقر: يوجد 251 نظيرًا مستقرًا في الكون. في النظائر المستقرة، تحتوي العناصر الخفيفة عادةً على نسبة أقل من النيوترونات إلى البروتونات في نواتها مقارنةً بالعناصر الأثقل. العناصر الخفيفة مثل الهيليوم-4 لها نسبة نيوترونات إلى بروتونات قريبة من 1:1. أما العناصر الأثقل مثل اليورانيوم فلديها ما يقارب 1.5 نيوترون لكل بروتون (على سبيل المثال 1.587 في اليورانيوم-238 ). لا يوجد نويدة أثقل من الرصاص-208 مستقرة؛ إذ يتعين على هذه العناصر الأثقل أن تفقد كتلة لتحقيق الاستقرار، وغالبًا ما يكون ذلك عن طريق تحلل ألفا . الطريقة الشائعة الأخرى لتحلل النظائر ذات النسبة العالية من النيوترونات إلى البروتونات (n/p) هي تحلل بيتا ، حيث يتغير العنصر النووي مع الحفاظ على نفس العدد الكتلي وانخفاض نسبة n/p. بالنسبة لبعض النظائر ذات النسبة المنخفضة نسبيًا من n/p، يحدث تحلل بيتا عكسي ، حيث يتحول البروتون إلى نيوترون، متحركًا بذلك نحو نظير مستقر؛ ومع ذلك، نظرًا لأن الانشطار ينتج دائمًا تقريبًا نواتج غنية بالنيوترونات، فإن انبعاث البوزيترون أو التقاط الإلكترون نادران مقارنةً بانبعاث الإلكترون. توجد العديد من سلاسل تحلل بيتا القصيرة نسبيًا، اثنتان على الأقل (تحلل بيتا ثقيل وتحلل بوزيترون خفيف ) لكل وزن محدد حتى حوالي 207 وبعضها أعلى، ولكن بالنسبة للعناصر ذات الكتلة الأعلى (النظائر الأثقل من الرصاص) لا توجد سوى أربعة مسارات تشمل جميع سلاسل التحلل. يعود ذلك إلى وجود طريقتين رئيسيتين فقط للتحلل: إشعاع ألفا ، الذي يُقلل العدد الكتلي بمقدار 4، وإشعاع بيتا، الذي يُبقيه دون تغيير. تُسمى المسارات الأربعة 4n، و4n + 1، و4n + 2، و4n + 3؛ ويُحدد باقي قسمة الكتلة الذرية على أربعة سلسلة التحلل التي سيتبعها النظير. توجد أنماط تحلل أخرى، لكنها تحدث دائمًا باحتمالية أقل من تحلل ألفا أو بيتا. (لا ينبغي افتراض أن هذه السلاسل لا تتفرع: يُظهر الرسم البياني أدناه بعض تفرعات السلاسل، وفي الواقع يوجد عدد أكبر بكثير، لأن هناك نظائر ممكنة أكثر بكثير مما هو موضح في الرسم البياني). على سبيل المثال، خضعت الذرة الثالثة من النيهونيوم-278 المُصنّع لستة تحللات ألفا إلى المندليفيوم-254 ، تلاها التقاط إلكترون (شكل من أشكال تحلل بيتا) إلى الفيرميوم-254 ، ثم تحلل ألفا سابع إلى الكاليفورنيوم-250 ، ^{[ 2 ]} والذي كان سيتبعه 4n +        سلسلة 2 (سلسلة الراديوم) كما هو موضح في هذه المقالة. ومع ذلك، فإن أثقل النظائر فائقة الثقل التي تم تصنيعها لا تصل إلى سلاسل الاضمحلال الأربعة، لأنها تصل إلى نظير ينشطر تلقائيًا بعد بضعة اضمحلالات ألفا التي تنهي السلسلة: هذا ما حدث لأول ذرتين من النيهونيوم-278 تم تصنيعهما، ^{[ 3 ] [ 4 ]} وكذلك لجميع النظائر الأثقل المنتجة.

تحتوي ثلاث من هذه السلاسل على نظير (أو نويدة) طويلة العمر قرب قمتها؛ تُشكل هذه النظيرة الطويلة العمر عنق زجاجة في العملية التي تتدفق من خلالها السلسلة ببطء شديد، وتحافظ على استمرار تدفق السلاسل التي تليها. النظائر الثلاث طويلة العمر هي اليورانيوم-238 (نصف عمره 4.463 مليار سنة)، واليورانيوم-235 (نصف عمره 704 مليون سنة)، والثوريوم-232 (نصف عمره 14.1 مليار سنة). أما السلسلة الرابعة، فلا تحتوي على نظيرة طويلة العمر تُشكل عنق زجاجة قرب قمتها، ولذلك فقد تحللت منذ زمن بعيد حتى وصلت إلى آخر نظير قبل النهاية: البزموت-209. كان يُعتقد لفترة طويلة أن هذه النظيرة مستقرة، ولكن في عام 2003، وُجد أنها غير مستقرة، بنصف عمر طويل جدًا يبلغ 20.1 مليار مليار سنة. ^{[ 5 ]} إنها الخطوة الأخيرة في السلسلة قبل الثاليوم-205 المستقر. ولأن هذه العقبة طويلة الأمد، فقد تم إنتاج كميات صغيرة جدًا من ناتج الاضمحلال النهائي، وبالنسبة لمعظم الأغراض العملية، فإن البزموت-209 هو ناتج الاضمحلال النهائي.

في الماضي، خلال الملايين القليلة الأولى من تاريخ النظام الشمسي، كان هناك عدد أكبر من النظائر غير المستقرة ذات الكتلة العالية، وكانت السلاسل الأربع أطول، لاحتوائها على نظائر تحللت لاحقًا. ومن الجدير بالذكر أن البلوتونيوم ^-244 ، والنيبتونيوم ^-237 ، والكوريوم ^-247 لها أعمار نصفية تتجاوز مليون سنة، وكانت آنذاك تمثل نقاط اختناق في السلاسل 4n، و4n+1، و4n+3 على التوالي ^{[ 6 ]} - وقد تم تحديد وجود البلوتونيوم ^-244 والكوريوم ^-247 . (لا يوجد نظير ذو عمر نصفي يتجاوز مليون سنة فوق اليورانيوم ^-238 في السلسلة 4n+2). واليوم، عادت بعض هذه النظائر المنقرضة سابقًا إلى الوجود بعد تصنيعها. وهكذا تعود هذه العناصر لتلعب دورها في سلسلة التحلل: البلوتونيوم-239، المستخدم في الأسلحة النووية، هو المثال الأبرز، إذ يتحلل إلى اليورانيوم-235 عبر انبعاث جسيمات ألفا بنصف عمر يبلغ 24500 عام. كما شهدنا إنتاجًا واسع النطاق للنبتونيوم-237، مما أعاد إحياء سلسلة التحلل الرابعة المنقرضة. ^{[ 7 ]} وبناءً على ذلك، تبدأ الجداول أدناه سلاسل التحلل الأربع بنظائر الكاليفورنيوم ذات الأعداد الكتلية من 249 إلى 252.

يتم تلخيص هذه السلاسل الأربع في الرسم البياني في القسم التالي.

أكثر أربعة أنماط شيوعًا للتحلل الإشعاعي هي: تحلل ألفا، وتحلل بيتا، وتحلل بيتا العكسي (الذي يُعتبر انبعاثًا للبوزيترونات والتقاطًا للإلكترونات)، والانتقال المتماثل . من بين هذه العمليات، يُعد تحلل ألفا (انشطار نواة الهيليوم-4 ) هو الوحيد الذي يُغير العدد الكتلي ( A ) للنواة، ويُقلله دائمًا بمقدار أربعة. ولهذا السبب، فإن أي تحلل تقريبًا سينتج عنه نواة يكون لها نفس العدد الكتلي ( mod 4). هذا يُقسم قائمة النوى إلى أربع فئات، تُشكل كل منها سلسلة تحلل رئيسية.

تُلاحَظ ثلاث من هذه السلاسل بسهولة في الطبيعة، وتُعرف عادةً بسلسلة الثوريوم، وسلسلة الراديوم أو اليورانيوم، وسلسلة الأكتينيوم ، وهي تمثل ثلاثًا من هذه الفئات الأربع، وتنتهي بثلاثة نظائر مستقرة مختلفة من الرصاص . يمكن تمثيل العدد الكتلي لكل نظير في السلسلة بالصيغة A  =  4n ، أو A =  4n  + 2 ، أو A = 4n + 3، على التوالي. وقد وُجدت النظائر الأولية طويلة العمر لهذه النظائر الثلاثة، وهي الثوريوم-232 ، واليورانيوم-238 ، واليورانيوم-235 على التوالي ، منذ تكوين الأرض، بغض النظر عن النظائر الاصطناعية وتحللها التي تم إنشاؤها منذ أربعينيات القرن العشرين.      

نظراً لقصر عمر النصف لنظيره الأولي ، النبتونيوم-237 (2.144 مليون سنة)، فإن السلسلة الرابعة، وهي سلسلة النبتونيوم ذات العدد الذري A  =  4n + 1، قد انقرضت بالفعل في الطبيعة، باستثناء الخطوة الأخيرة المحددة لمعدل التفاعل، وهي تحلل البزموت-209 . ومع ذلك، توجد آثار من النبتونيوم ^-237 ونواتج تحلله في الطبيعة، نتيجة لتفاعلات النيوترونات في خام اليورانيوم؛ كما أن امتصاص النيوترونات بواسطة الثوريوم الطبيعي لإنتاج اليورانيوم ^-233 أمر ممكن أيضاً. ^{[ 8 ]} يُعرف الآن أن النظير النهائي لهذه السلسلة هو الثاليوم-205 . تشير بعض المصادر القديمة إلى أن النظير النهائي هو البزموت-209، ولكن في عام 2003 اكتُشف أنه مشع بشكل طفيف للغاية، بعمر نصف يبلغ 2.144 مليون سنة.  2.01 × 10 ¹⁹  سنة . ^{[ 9 ]}

توجد أيضًا سلاسل تحلل غير عابرة لليورانيوم لنظائر غير مستقرة لعناصر خفيفة، مثل المغنيسيوم-28 والكلور -39 . على الأرض، تولدت معظم النظائر الأولية لهذه السلاسل قبل عام 1945 بفعل الإشعاع الكوني . ومنذ ذلك الحين، أدى اختبار الأسلحة النووية واستخدامها إلى إطلاق العديد من نواتج الانشطار المشعة . تتحلل جميع هذه النظائر تقريبًا إما بنمط تحلل بيتا السالب ^أو الموجب ^، متحولةً من عنصر إلى آخر عند نفس الكتلة الذرية. تتميز النواتج اللاحقة في هذه السلسلة، لكونها أقرب إلى استقرار بيتا، بعمر نصف أطول عمومًا.

في الجداول الأربعة أدناه، تم استبعاد فروع الاضمحلال الثانوية جدًا (احتمالية التفرع أقل من واحد في المليون). كما تم استبعاد الانشطار التلقائي ، على الرغم من أنه أكبر من ذلك بالنسبة لأثقل النوى الزوجية ويمكن رصده حتى الثوريوم. جميع البيانات النووية مأخوذة من المرجع ^{[ 9 ]} ما لم يُذكر خلاف ذلك. تم تسجيل الأسماء التاريخية للنظائر في المرجع ^{[ 15 ] .}

تشمل الطاقة المنبعثة إجمالي الطاقة الحركية لجميع الجسيمات المنبعثة ( الإلكترونات ، جسيمات ألفا ، أشعة غاما ، النيوترينوات ، إلكترونات أوجيه ، والأشعة السينية ) ونواة ناتج التحلل المرتدة؛ وهذا يتوافق مع الطاقة المحسوبة من الكتل الذرية. يرمز الحرف "a" إلى سنة (من الكلمة اللاتينية annus ).

تُذكر في الجداول (باستثناء سلسلة النبتونيوم) الأسماء التاريخية للنويدات الموجودة في الطبيعة. وقد استُخدمت هذه الأسماء عند اكتشاف سلاسل الاضمحلال ودراستها لأول مرة؛ ولم يُعتمد النظام المُدرج نهائيًا إلا في عشرينيات القرن العشرين، ولكن من المُربك ذكر الأسماء السابقة أيضًا. ومن هذه الأسماء التاريخية يُمكن استخلاص التسمية النظيرية الحديثة.

تنتهي السلاسل البدائية الثلاث المذكورة أدناه - الثوريوم، واليورانيوم/الراديوم (من اليورانيوم-238)، والأكتينيوم (من اليورانيوم-235) - بنظير رصاص خاص بها (الرصاص-208، والرصاص-206، والرصاص-207 على التوالي). جميع نظائر الرصاص مستقرة، وتوجد أيضًا في الطبيعة كنويدات بدائية ، لذا فإن وجود كميات زائدة منها مقارنةً بالرصاص-204 (الذي له أصل بدائي فقط) ضروري لتحديد عمر الصخور بدقة باستخدام طريقة اليورانيوم-الرصاص . يؤدي ربط أكثر من نظير إلى تحديد عمر الرصاص-الرصاص ، وهو ما يوفر دقة أعلى.

سلسلة الثوريوم

تُعرف سلسلة 4n من الثوريوم-232 باسم "سلسلة الثوريوم" أو "سلسلة الثوريوم المتتالية". وتنتهي السلسلة بالرصاص-208، وستة اضمحلالات ألفا وأربعة اضمحلالات بيتا من الثوريوم.

كان البلوتونيوم-244 (الذي يظهر بعدة مراحل من الثوريوم-232) موجودًا في النظام الشمسي المبكر، ^{[ 6 ]} وهو طويل العمر بما يكفي (عمر النصف 81.1 مليون سنة) بحيث يُفترض أنه لا يزال موجودًا بكميات ضئيلة اليوم، ^{[ 16 ]} على الرغم من أنه ربما لم يتم اكتشافه. ^{[ 17 ]}

تبلغ الطاقة الكلية المنبعثة من الثوريوم-232 إلى الرصاص-208، بما في ذلك الطاقة المفقودة للنيوترينوات، 42.65  ميغا إلكترون فولت؛ ومن الكاليفورنيوم-252، 71.11  ميغا إلكترون فولت. وتُعدّ الأخيرة الأكبر بين السلاسل الأربع.

نوكليود	أسماء تاريخية		وضع التحلل	نصف العمر ( أ = سنوات)	الطاقة المنبعثة MeV	منتج التحلل
	قصير	طويل
252 Cf			α	2.645 أ	6.217	248 سم
248 سم			α	3.48 × 105 أ	5.162	244 بو
244 بو			α	8.13 × 107 أ	4.666	240 يو
240 يو			β −	14.1 ساعة	0.382	240 متر Np [ 18 ]
240 متر Np			IT 0.12% β − 99.88%	7.22 دقيقة	0.018 2.209	240 نبتونيوم 240 بلوتونيوم
240 نبتة نيتروجينية			β −	61.9 دقيقة	2.191	240 بو
240 بو			α	6561 أ	5.256	236 يو
236 يو		ثورورانيوم [ 19 ]	α	2.342 × 107 أ	4.573	232 Th
232 Th	ذ	الثوريوم	α	1.40 × 1010 أ	4.082	228 را
228 را	ماجستير في العلاج بالحرارة 1	ميزوثوريوم 1	β −	5.75 أ	0.046	228 فدان
228 فدان	ماجستير في العلاج بالأعشاب 2	ميزوثوريوم 2	β −	6.15 ساعة	2.123	228​
228​	RdTh	الراديوثوريوم	α	1.9125 أ	5.520	224 را
224 را	شكرًا	ثوريوم إكس	α	3.632 د	5.789	220 رن
220 رن	تينيسي	ثورون، انبعاث الثوريوم	α	55.6 ثانية	6.405	216 بو
216 بو	ThA	الثوريوم أ	α	0.144 ثانية	6.906	212 رصاص
212 رصاص	ThB	الثوريوم ب	β −	10.627 ساعة	0.569	212 بي
212 بي	ThC	الثوريوم ج	β − 64.06% α 35.94%	60.55 دقيقة	2.252 6.207	212 Po 208 Tl
212 بو	ThC′	الثوريوم ج′	α	294.4 نانوثانية	8.954	208 رصاص
208 تي لا	ThC″	الثوريوم ج″	β −	3.053 دقيقة	4.999	208 رصاص
208 رصاص	دكتوراه في الفلسفة	الثوريوم د	مستقر

سلسلة النبتونيوم

تُعرف سلسلة النبتونيوم-237 المكونة من 4n+1 باسم "سلسلة النبتونيوم" أو "سلسلة النبتونيوم المتتالية". في هذه السلسلة، يوجد نظيران فقط بكميات كبيرة في الطبيعة، وهما النظيران الأخيران: البزموت-209 والثاليوم-205. وقد تم الكشف عن بعض النظائر الأخرى في الطبيعة، وهي ناتجة عن كميات ضئيلة من النبتونيوم ^{-237 التي تنتج عن} تفاعل (n,2n) في اليورانيوم ^-238 البدائي. ^{[ 8 ]}

تنتهي هذه السلسلة بالنظير المستقر الثاليوم-205، و8 اضمحلالات ألفا و4 اضمحلالات بيتا من النبتونيوم.

تُعد سلسلة النبتونيوم فريدة إلى حد ما بين السلاسل الأربع، وذلك لعدة أسباب:

• بما أن هذه السلسلة لم تُكتشف وتُدرس إلا في الفترة 1947-1948، ^{[ 20 ]} فإن نظائرها لم تُمنح أسماءً تاريخية. في المقابل، حظيت العديد من نظائر السلاسل الأخرى بأسماء تاريخية.
• تحتوي هذه السلسلة على نظير للرادون يُنتج فقط في فرع نادر (غير موضح في الرسم التوضيحي) وليس في سلسلة الاضمحلال الرئيسية. بينما تُنتج سلاسل أخرى الرادون في سلسلة الاضمحلال الرئيسية، والذي، إذا وُجد في المعادن، فإنه يميل إلى الهجرة عبرها والانطلاق كغاز مشع.
• تنتهي هذه السلسلة بالثاليوم (أو، عملياً، البزموت) بدلاً من الرصاص.
• تُعتبر نظائرها الأم منقرضة بشكل أساسي ، مما يفسر سبب اكتشاف هذه السلسلة في وقت متأخر، بعد تطوير التخليق النووي الاصطناعي. أما السلاسل الأخرى فلكل منها نظائر أم بدائية.

تبلغ الطاقة الكلية المنبعثة من النبتونيوم-237 إلى الثاليوم-205، بما في ذلك الطاقة المفقودة للنيوترينوات ، 49.29  ميغا إلكترون فولت؛ ومن الكاليفورنيوم-249، 66.87  ميغا إلكترون فولت. ولأن طاقة الخطوة الأخيرة من البزموت إلى الثاليوم، وإن كانت معروفة، لن تكون متاحة إلا في المستقبل البعيد، فقد يكون من الأنسب ذكر القيمتين 46.16  ميغا إلكترون فولت و63.73  ميغا إلكترون فولت للبزموت-209.

نوكليود	وضع التحلل	نصف العمر ( أ = سنوات)	الطاقة المنبعثة MeV	منتج التحلل
249 Cf	α	351 أ	6.293	245 سم
245 سم	α	8250 أ	5.624	241 بو
241 بو	β − 99.9975% α 0.0025%	14.33 أ	0.021 5.140	241 صباحًا 237 يو
241 صباحًا	α	432.6 أ	5.638	237 Np
237 يو	β −	6.752 د	0.518	237 Np
237 Np	α	2.144×10 6 أ	4.957	233 باسكال
233 باسكال	β −	26.98 د	0.570	233 يو
233 يو	α	1.592×10 5 أ	4.909	229​
229​	α	7920 أ	5.168	225 را
225 را	β − 99.9974% α 0.0026% [ 21 ] [ أ ]	14.8 د	0.356 5.097	225 Ac 221 Rn
225 فدان	α	9.919 د	5.935	221 فرنك فرنسي
221 Rn	β − 78% α 22%	25.7 دقيقة	1.194 6.163	221 فرنسي 217 بو
221 فرنك فرنسي	α 99.9952% β − 0.0048%	4.801 دقيقة	6.457 0.313	217 عند 221 را
221 را	α	25 ثانية	6.880	217 Rn
217 بو	α 97.5% β − 2.5%	1.53 ثانية	6.662 1.488	213 رصاص 217 ذرة
217 في	α 99.992% β − 0.008%	32.6 مللي ثانية	7.202 0.736	213 بي 217 رن
217 Rn	α	590 ميكروثانية	7.888	213 بو
213 رصاص	β −	10.2 دقيقة	2.028	213 بي
213 بي	β − 97.91% α 2.09%	45.6 دقيقة	1.422 5.988	213 Po 209 Tl
213 بو	α	3.705 ميكروثانية	8.536	209 رصاص
209 تيلا	β −	2.162 دقيقة	3.970	209 رصاص
209 رصاص	β −	3.235 ساعة	0.644	209 بي
209 بي	α	2.01×10 19 أ	3.137	205 طن
205 طن	مستقر

1. ↑ القيمة 0.026%، الموجودة في أماكن أخرى، هي خطأ مطبعي. البيانات الأصلية مذكورة هنا.

سلسلة اليورانيوم

تُسمى سلسلة اليورانيوم-238 ذات التركيب 4n+2 "سلسلة اليورانيوم" أو "سلسلة الراديوم"، نسبةً إلى أول عنصر معروف عند تسميتها، وهو الراديوم-226. وتنتهي السلسلة بالرصاص-206، الذي ينتج عنه 8 اضمحلالات ألفا و6 اضمحلالات بيتا من اليورانيوم.

تبلغ الطاقة الإجمالية المنبعثة من اليورانيوم-238 إلى الرصاص-206، بما في ذلك الطاقة المفقودة للنيوترينوات، 51.69  ميغا إلكترون فولت؛ ومن الكاليفورنيوم-250، 68.28  ميغا إلكترون فولت.

نوكليود	أسماء تاريخية		وضع التحلل	نصف العمر ( أ = سنوات)	الطاقة المنبعثة MeV	منتج التحلل
	قصير	طويل
250 قدم مكعب			α	13.08 أ	6.128	246 سم
246 سم			α	4760 أ	5.475	242 بو
242 بو			α	3.75×10 5 أ	4.984	238 يو
238 يو	واجهة المستخدم	اليورانيوم الأول	α	4.463×10 9 أ	4.270	234 Th
234 Th	تجربة المستخدم 1	يورانيوم × 1	β −	24.11 د	0.195	234 ملي باسكال [ 18 ]
234 متر باسكال	UX 2 ، Bv	يورانيوم × 2 بريفيوم	IT 0.16% β − 99.84%	1.16 دقيقة	0.079 2.273	234 Pa 234 U
234 باسكال	يو زد	اليورانيوم Z	β −	6.70 ساعة	2.194	234 يو
234 يو	يو 2	اليورانيوم 2	α	2.455×10 5 أ	4.858	230 Th
230 Th	Io	أيونيوم	α	7.54×10 4 أ	4.770	226 را
226 را	رع	الراديوم	α	1600 أ	4.871	222 Rn
222 Rn	ممرضة مسجلة	انبعاثات الرادون والراديوم	α	3.8215 د	5.590	218 بو
218 بو	RaA	الراديوم أ	α 99.98% β − 0.02%	3.097 دقيقة	6.115 0.257	214 رصاص 218 ذرة
218 في			α 100% β −	1.28 ثانية	6.876 2.883	214 Bi 218 Rn
218 Rn			α	33.75 مللي ثانية	7.262	214 بو
214 رصاص	راب	الراديوم ب	β −	27.06 دقيقة	1.018	214 بي
214 بي	RAC	الراديوم ج	β − 99.979% α 0.021%	19.9 دقيقة	3.269 5.621	214 Po 210 Tl
214 بو	راك	راديوم سي	α	163.5 ميكروثانية	7.833	210 رصاص
210 تيلا	RAC"	راديوم سي	β − β − ​​n 0.009%	1.30 دقيقة	5.481 0.296	210 Pb 209 Pb (في سلسلة النبتونيوم )
210 رصاص	راد	راديوم د	β − α 1.9×10 −6 %	22.2 أ	0.0635 3.793	210 Bi 206 Hg
210 بي	RaE	راديوم إي	β − α 1.32×10 −4 %	5.012 د	1.161 5.035	210 Po 206 Tl
210 بو	سلاح الجو الملكي	راديوم إف	α	138.376 د	5.407	206 رصاص
206 زئبق			β −	8.32 دقيقة	1.307	206 تيرابايت
206 تيرابايت	RaE"	راديوم إي	β −	4.20 دقيقة	1.532	206 رصاص
206 رصاص	خرقة	راديوم جي	مستقر

سلسلة الأكتينيوم

تُعرف سلسلة اليورانيوم-235 ذات التركيب 4n+3 باسم "سلسلة الأكتينيوم" أو "سلسلة الأكتينيوم المتتالية"، نسبةً إلى أول عنصر معروف عند تسميتها، وهو الأكتينيوم-227. وتنتهي هذه السلسلة بالرصاص-207، الذي ينتج عنه 7 اضمحلالات ألفا و4 اضمحلالات بيتا من اليورانيوم.

في النظام الشمسي المبكر، امتدت هذه السلسلة إلى ²⁴⁷ سم. ويتجلى ذلك اليوم في اختلافات نسب ^235U / ^238U ، نظرًا لاختلاف التركيب الكيميائي للكوريوم واليورانيوم بشكل ملحوظ، وبالتالي اختلاف توزيعهما. ^{[ 6 ] [ 22 ]}

تبلغ الطاقة الإجمالية المنبعثة من اليورانيوم-235 إلى الرصاص-207، بما في ذلك الطاقة المفقودة للنيوترينوات، 46.40  ميغا إلكترون فولت؛ ومن الكاليفورنيوم-251، 69.91  ميغا إلكترون فولت.

نوكليود	الاسم التاريخي		وضع التحلل	نصف العمر ( أ = سنوات)	الطاقة المنبعثة MeV	منتج التحلل
	قصير	طويل
251 Cf			α	900  أ	6.177	247 سم
247 سم			α	1.56×10 7 أ	5.353	243 بو
243 بو			β −	4.955  ساعة	0.578	243 صباحًا
243 صباحًا			α	7350  أ	5.439	239 Np
239 Np			β -	2.356  د	0.723	239 بو
239 بو			α	2.411×10 4 أ	5.244	235 يو
235 يو	AcU	الأكتينو-يورانيوم	α	7.04×10 8 أ	4.678	231​
231​	UY	اليورانيوم Y	β −	25.52 ساعة	0.391	231 باسكال
231 باسكال	با	بروتوأكتينيوم	α	3.27×10 4 أ	5.150	227 فدان
227 فدان	أ	الأكتينيوم	β − 98.62% α 1.38%	21.772 أ	0.045 5.042	227 الخميس 223 الجمعة
227​	RdAc	الأكتينيوم المشع	α	18.693 د	6.147	223 را
223 فرنك فرنسي	AcK	أكتينيوم ك	β − 99.994% α 0.006%	22.00 دقيقة	1.149 5.561	223 را 219 أت
223 را	AcX	أكتينيوم إكس	α	11.435 د	5.979	219 رن
219 في			α 93.6% β − 6.4%	56 ثانية	6.342 1.567	215 Bi 219 Rn
219 رن	أن	الأكتينون، انبعاث الأكتينيوم	α	3.96 ثانية	6.946	215 بو
215 بي			β −	7.6 دقيقة	2.171	215 بو
215 بو	أسي	الأكتينيوم أ	α β − 2.3×10 −4 %	1.781 مللي ثانية	7.526 0.715	211 رصاص 215 ذرة
215 في			α	37 ميكروثانية	8.177	211 بي
211 رصاص	AcB	الأكتينيوم ب	β −	36.16 دقيقة	1.366	211 بي
211 بي	AcC	الأكتينيوم ج	α 99.724% β − 0.276%	2.14 دقيقة	6.750 0.573	207 تل 211 بو
211 بو	AcC'	أكتينيوم سي	α	516 مللي ثانية	7.595	207 رصاص
207 تيرابايت	AcC"	أكتينيوم ج	β −	4.77 دقيقة	1.418	207 رصاص
207 رصاص	AcD	الأكتينيوم د	مستقر

• الفيزياء النووية
• التحلل الإشعاعي
• وادي الاستقرار
• منتج التحلل
• النظائر المشعة ( النويدات المشعة )
• التأريخ الإشعاعي

• سي إم ليدرير؛ جيه إم هولاندر؛ آي بيرلمان (1968). جدول النظائر (  الطبعة السادسة). نيويورك: جون وايلي وأولاده .

• بوابة نيوكليونيكا للعلوم النووية
• محرك التحلل النووي من نيوكليونيكا لإجراء حسابات التحلل الاحترافية عبر الإنترنت
• وكالة حماية البيئة - التحلل الإشعاعي
• موقع حكومي يعرض النظائر وطاقات التحلل
• المركز الوطني لبيانات الطاقة النووية – قواعد بيانات متاحة مجاناً يمكن استخدامها للتحقق من سلاسل الاضمحلال أو بنائها
• الوكالة الدولية للطاقة الذرية – مخطط حيّ للنويدات (مع سلاسل الاضمحلال)
• أداة البحث عن سلسلة التلف