نظائر الزينون

يتكون الزينون الطبيعي ( _54Xe ) من تسعة نظائر: سبعة نظائر مستقرة ونظيران مشعّان طويلان العمر للغاية : وقد لوحظ التقاط إلكتروني مزدوج في ^124Xe (نصف العمر 1.1 ± 0.2 _ثابت ± 0.1 _نظامي × 10    ²² عامًا)، ^{[ 2 ]} وتحلل بيتا المزدوج في ¹³⁶ زينون (نصف العمر 2.18 × 10^{يبلغ عمر النصف لنظائر الزينون 126}و^{134 حوالي 21} عامًا، وهي من بين أطول أعمار النصف المقاسة لجميع النوى.ومن المتوقع أيضًا أن تخضع هذه النظائر لتحلل بيتا مزدوج، ولكنلم تُلاحظ. ^{[ 5 ] [ 6 ]} وقد تم تحضير نظائر اصطناعيةغير مستقرةمن¹⁰⁸إلى¹⁵⁰، وأطولها عمرًا هوالزينون¹²⁷بعمر نصفيبلغ 36.342 يومًا. أما باقي النوى، فعمر النصف لها أقل من 12 يومًا، ومعظمها أقل من ساعة واحدة. أما أقصر النظائر عمرًا، وهو¹⁰⁸، ^{[ 7 ]} فيبلغ عمر النصف له 58 ميكروثانية، وهو أثقل نواة معروفة تحتوي على أعداد متساوية من البروتونات والنيوترونات. من بين المتماكبات المعروفة، فإن أطولها عمراً هو^131mXe بنصف عمر يبلغ 11.95 يومًا، وهو ثاني أطول عمر بين جميع نظائر الزينون.

يتم إنتاج ^{129 Xe عن طريق} تحلل بيتا لليود ¹²⁹ الطبيعي أو الاصطناعي (نصف العمر 16.1 مليون سنة)؛ ^131m Xe و ¹³³ Xe و ^133m Xe و ¹³⁵ Xe هي بعض نواتج الانشطار لكل من ²³⁵ U و ²³⁹ Pu ، لذلك يتم استخدامها كمؤشرات للانفجارات النووية .

يُعدّ النظير الاصطناعي ^135Xe ذا أهمية بالغة في تشغيل مفاعلات الانشطار النووي . يتميز 135Xe بمقطع عرضي هائل للنيوترونات الحرارية ، ^يبلغ 2.65 مليون بارن ، لذا فهو يعمل كممتص للنيوترونات أو " مثبط " يُمكنه إبطاء أو إيقاف التفاعل المتسلسل بعد فترة من التشغيل. وقد اكتُشف هذا التأثير في أوائل المفاعلات النووية التي بناها مشروع مانهاتن الأمريكي لإنتاج البلوتونيوم . وبسبب هذا التأثير، يجب على المصممين اتخاذ تدابير لزيادة تفاعلية المفاعل (عدد النيوترونات لكل انشطار والتي تُؤدي إلى انشطار ذرات أخرى من الوقود النووي) عن القيمة الأولية اللازمة لبدء التفاعل المتسلسل. وللسبب نفسه، تختلف نواتج انشطار الزينون الناتجة عن انفجار نووي ومحطة طاقة اختلافًا كبيرًا، حيث يشكل ^{135Xe نسبة كبيرة منها.}يمتص الزينون النيوترونات في مفاعل ذي حالة مستقرة، بينما في القنبلة يمكن افتراض أن أيًا من الـ ¹³⁵سيكون لدي الوقت الكافي للتحلل إلى زينون قبل أن يقوم الانفجار بتشتيته، وإزالته من إشعاع النيوترونات .

تُلاحظ أيضاً تركيزات عالية نسبياً من نظائر الزينون المشعة المنبعثة من المفاعلات النووية نتيجةً لانطلاق غاز الانشطار هذا من قضبان الوقود المتشققة أو انشطار اليورانيوم في مياه التبريد. ومع ذلك ، تبقى تركيزات هذه النظائر منخفضة عادةً مقارنةً بالغاز النبيل المشع ^222Rn الموجود طبيعياً .

نظرًا لأن الزينون يُستخدم كمؤشر لنظيرين أصليين ، فإن نسب نظائر الزينون في النيازك تُعد أداةً فعّالة لدراسة تكوين النظام الشمسي . تُحدد طريقة التأريخ باستخدام اليود-زينون الفترة الزمنية المنقضية بين عملية التخليق النووي وتكثف جسم صلب من السديم الشمسي (بما أن الزينون غاز، فإن الجزء الذي تشكل بعد التكثف فقط هو الموجود داخل الجسم). كما تُعد نظائر الزينون أداةً فعّالة لفهم تمايز الأرض . يُعتقد أن فائض الزينون ^-129 الموجود في غازات آبار ثاني أكسيد الكربون في نيو مكسيكو ناتج عن تحلل الغازات المشتقة من الوشاح بعد فترة وجيزة من تكوين الأرض. ^{[ 8 ]} وقد اقتُرح أن التركيب النظائري للزينون الجوي قد تذبذب قبل حدث الأكسدة العظيم قبل أن يستقر، ربما نتيجة لارتفاع نسبة الأكسجين _الجوي . ^{[ 9 ]}

الزينون-124 هو نظير للزينون يخضع لعملية التقاط إلكتروني مزدوجة ليتحول إلى التيلوريوم -124 الذي يتمتع بعمر نصف طويل جدًا.1.1 × 10²² سنة، أي أطول بنحو ¹² رتبة مقدارية من عمر الكون. رُصد هذا الاضمحلال في كاشف XENON1T عام 2019، وهو الأبطأ على الإطلاق الذي رُصد مباشرةً. ^{[ 14 ]} (وقد قُيست اضمحلالات أبطأ لنوى أخرى، ولكن عن طريق رصد نواتج الاضمحلال التي تراكمت على مدى مليارات السنين بدلاً من رصدها مباشرةً.) ^{[ 15 ]}

الزينون-129 هو نظير مستقر يتم استنشاقه لتقييم وظائف الرئة، ولتصوير الرئتين بواسطة الرنين المغناطيسي النووي للزينون (انظر الصورة).

الزينون-133 هو نظير مشع للزينون، يتحلل بيتا إلى السيزيوم-133 المستقر بنصف عمر يبلغ 5.2474 يومًا. يُباع كدواء تحت الاسم التجاري زينيسول ( رمز ATC: V09EX03 ( منظمة الصحة العالمية ) )، ويُستنشق لتقييم وظائف الرئة وتصويرها . [ ^{17 ] كما} يُستخدم لتصوير تدفق الدم، وخاصة في الدماغ . ^{[ 18 ] الزينون -133} هو ناتج انشطار اليورانيوم -235 . ^{[ 19 ]} ويُطلق بكميات صغيرة في الغلاف الجوي من بعض محطات الطاقة النووية. ^{[ 20 ]}

الزينون-135 نظير مشع للزينون ، ينتج عن انشطار اليورانيوم . يبلغ عمر النصف له 9.14 ساعة، وهو أقوى سم نووي معروف لامتصاص النيوترونات (يبلغ مقطع امتصاصه للنيوترونات حوالي مليوني بارن ^{[ 21 ]} ). تبلغ نسبة إنتاج الزينون-135 من الانشطار 6.3%، دون احتساب أي فقد ناتج عن امتصاص النيوترونات. يؤثر الزينون ^{-135 بشكل ملحوظ على تشغيل} المفاعلات النووية ( حفرة الزينون ). ويتم إطلاقه في الغلاف الجوي بكميات صغيرة من بعض محطات الطاقة النووية. ^{[ 20 ]}

الزينون-136 هو نظير للزينون يخضع لتحلل بيتا مزدوج إلى الباريوم -136 بنصف عمر طويل جدًا.يبلغ عمر هذا النظير 2.18 × 10 ^ ²¹ سنة، أي أطول بنحو 11 رتبة مقدارية من عمر الكون. ويُستخدم في تجربة مرصد الزينون المُخصب للبحث عن اضمحلال بيتا المزدوج عديم النيوترينو .

• جيوكيمياء نظائر الزينون

منتجات فرعية أخرى غير الزينون

• نظائر السيزيوم
• نظائر اليود
• نظائر التيلوريوم
• نظائر الأنتيمون