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Calcium 48

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Calcium 48

table

Général
Nom	Calcium 48
Symbole	48 20Ca 28
Neutrons	28
Protons	20

Données physiques
Présence naturelle	0,187 ± 0,021 %^[1]
Demi-vie	1,9+4,5 −0,8 × 10¹⁹ années^[1]
Produit de désintégration	⁴⁸Ti
Masse atomique	47.952522654(19)u
Spin	0+
Excès d'énergie	−44 224,868 ± 0,018 keV [1]
Énergie de liaison parnucléon	8 667 ± 0 keV [1]

Désintégration radioactive
Désintégration	Produit	Énergie (MeV)
2β⁻	48 22Ti	4,27

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Lecalcium 48, noté⁴⁸Ca, est l'isotope ducalcium dont lenombre de masse est égal à 48 : sonnoyau comporte 20protons et 28neutrons avec unspin 0+, pour unemasse atomique de 47,952 534 g/mol. Il est caractérisé par unexcès de masse de−44 224,868 ± 0,018 keV et une énergie de liaison nucléaire parnucléon de8 667 keV [1]. Un gramme de calcium 48 pur a une activité de 6,42 × 10⁻⁶ Bq.

Le calcium 48 représente une fraction molaire de 0,187 % du calcium naturel [2].

Stabilité

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Bien que très riche enneutrons pour un atome léger, lenoyau ducalcium 48 est quasimentstable : sapériode radioactive est estimée de l'ordre de 1,9+4,5
−0,8 × 10¹⁹^[1] à 4,3+2,4
−1,1 × 10¹⁹ années^[3], c'est-à-dire près de trois milliards de fois l'âge de l'univers. Cette stabilité est généralement expliquée par le fait que cet isotope estdoublement magique, c'est-à-dire constitué à la fois d'unnombre magique de protons et d'un nombre magique de neutrons. Lecalcium 48 est l'isotope le plus léger connaissant unedouble désintégration bêta, processusradioactif extrêmement rare au cours duquel deux neutrons émettent deuxélectrons et deuxantineutrinos électroniques pour donner deux protons et convertir le calcium entitane :

48
20Ca ⟶48
22Ti + 2e⁻ + 2ν_e.

Le⁴⁸Ti est d'ailleurs l'isotope du titane le plus abondant dans le milieu naturel.

Applications

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Le calcium 48 a un grand intérêt pratique enphysique nucléaire commeion stable et riche en neutrons susceptible d'être accéléré aussi bien pour produire d'autres atomes légers riches en neutrons par fragmentation^[4] que pour percuter une cible detransuranien en vue de réaliser unefusion nucléaire aboutissant à la création d'éléments superlourds, qui sont plus riches en neutrons que les éléments plus légers à partir desquels on les synthétise ; les éléments114 et116 ont été synthétisés avec des ions decalcium 48 sur des cibles deplutonium 244 et decurium 248 respectivement ; la synthèse de l'élément 118 (oganesson) auJINR a quant à elle été réalisée à partir d'une cible encalifornium 249 percutée par des ions decalcium 48^[5] :

48
20Ca +249
98Cf ⟶297
118Og* ⟶294
118Og + 31
0n.

Du point de vue théorique, lecalcium 48 libère davantage d'énergie (4,27 MeV) par double désintégration bêta que tout autrenucléide, et est un bon sujet d'études pour détecter une double désintégration β sans émission deneutrino, vérifiant l'équation de Majorana : le neutrino serait alors sonantiparticule, d'où l'annihilation des neutrinos émis par double désintégration β dans ces conditions, neutrinos qui ne sont alors pas observés.