Aluminium 26

Carte des nucleides localisant ²⁶ Al.

table

General

Nom	Aluminium 26
Symbole	26 13 Al 13
Neutrons	13
Protons	13

Donnees physiques

Presence naturelle	Traces ( nucleide cosmogenique )
Demi-vie	7,17(24) ×?10 5  ans [ 1 ]
Produit de desintegration	26 Mg
Masse atomique	25,98689188(7) u
Spin	5+
Exces d'energie	?12 210,14  ±  0,07   keV [ 1 ]
Energie de liaison par nucleon	8 149,765  ±  0,003   keV [ 1 ]

Production radiogenique

Isotope parent	Desintegration	Demi-vie
26 14 Si	β +	2,245 3(7)  s
27 15 P	β + + p	0,26(8)  s

Desintegration radioactive

Desintegration	Produit	Energie ( MeV )
ε , β +	26 12 Mg	2,9820732

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L’ aluminium 26 , note ²⁶ Al , est l' isotope de l' aluminium dont le nombre de masse est egal a 26 : son noyau atomique compte 13  protons et 13  neutrons avec un spin 5+ pour une masse atomique de 25,986 891 9  g/mol . Il est caracterise par un exces de masse de ?12 210,1   keV et une energie de liaison nucleaire par nucleon de 8 149,77   keV ^{[ 1 ]} . C'est un isotope radioactif de demi-vie 7,17 ×?10 ⁵  ans (0,717  Ma ).

L'aluminium 26 est present dans l' Univers car il est produit par des supernovae . Dans le Systeme solaire , l' aluminium 26 primordial a disparu, mais sur Terre il s'en forme en permanence de petites quantites sous l'action des rayons cosmiques .

De l'aluminium 26 etait present lors de la formation du Systeme solaire , et sa desintegration a fourni aux premiers corps planetaires une chaleur suffisante pour les faire fondre , partiellement ou en totalite, et donc se differencier . Cet aluminium 26 primordial a laisse des traces sous la forme d'anomalies de la composition isotopique du magnesium , qui sont mises a profit pour dater certains evenements precoces de l' histoire du Systeme solaire .

Histoire [ modifier | modifier le code ]

En 1953 on connaissait six isotopes de l'aluminium , de nombres de masse 24 a 29, dont seul ²⁷ Al est stable (l'aluminium naturel est monoisotopique ). Les cinq autres, produits au laboratoire par des reactions nucleaires , avaient tous une demi-vie de l' ordre de la minute ou de la seconde , trop petite pour fournir aux biologistes et aux medecins un traceur de l'aluminium ^{[ a ]} . Parmi eux, il y avait bien un isotope de nombre de masse 26, mais avec une demi-vie de 6,3  s ^{[ 3 ]} . Diverses considerations experimentales et theoriques indiquaient cependant qu'avec un spin de 0+ il devait s'agir d'un isomere , note ^26m Al, et que l' etat fondamental ^26g Al, de spin 5+, devait etre moins instable, avec une demi-vie entre 10 ⁴ et 10 ⁶ ans ^{[ 2 ]} . ^26g Al est de fait produit en 1954 en bombardant du magnesium 26 et du magnesium 25 avec des deutons 2
1 D , et sa demi-vie determinee comme etant de l'ordre de 10 ⁶  ans ^{[ 4 ]} . Cette demi-vie sera mesuree plus precisement en 1958 (0,738 ± 0,029  Ma ) ^{[ 5 ]} .

Le rayonnement cosmique realisant le meme genre de bombardement par des particules chargees que les experiences ayant permis de decouvrir ^26g Al en 1954, on recherche des l'annee suivante la presence d' aluminium 26 (et d'autres isotopes cosmogeniques ) sur et sous les surfaces exposees naturellement aux rayons cosmiques, notamment celles d' affleurements terrestres, de tectites et de meteorites ^{[ 6 ]} , avec succes pour plusieurs tectites et meteorites ^{[ 7 ]} . La methode sera developpee par la suite, et la concentration en ²⁶ Al des surfaces permettra de mesurer la duree de leur exposition. En 1967, de l' aluminium 26 est detecte dans de la glace au Groenland  ; il provient de l'action du rayonnement cosmique sur l' argon atmospherique ^{[ 8 ]} .

Harold Urey montre en 1955 que les noyaux radioactifs naturels a vie longue ( ⁴⁰ K , ²³⁸ U , ²³⁵ U et ²³² Th ) sont des sources de chaleur insuffisantes pour expliquer la fusion de petits corps planetaires aux debuts du Systeme solaire ; il propose alors que les sources de chaleur necessaires sont des noyaux a vie courte synthetises dans d'autres etoiles que le Soleil, et identifie ²⁶ Al comme le candidat le plus probable ^{[ 9 ] , [ 10 ]} .

Decouverte de sa presence au debut du Systeme solaire [ modifier | modifier le code ]

La premiere preuve de la presence d'aluminium 26 lors de la formation du Systeme solaire est apportee par la meteorite d'Allende , tombee en 1969 au Mexique . Cette meteorite contient des enclaves refractaires riches en aluminium et relativement pauvres en magnesium , considerees comme les premiers condensats resultant du refroidissement de la nebuleuse solaire . Dans ces enclaves, le rapport ²⁶ Mg /  ²⁴ Mg ? constant dans tous les materiaux connus jusqu'alors, terrestres comme extraterrestres ? varie beaucoup, et lineairement en fonction du rapport chimique Al  /  Ca . La seule explication tenable est que l'aluminium de la nebuleuse comportait encore de l' aluminium 26 lors de la formation des enclaves, et que cet aluminium 26 s'est depuis desintegre en magnesium 26 . La pente de la droite ²⁶ Mg /  ²⁴ Mg vs Al / Mg donne la fraction molaire de ²⁶ Al dans cet aluminium initial : 5 ×?10 ^{?5 [ 11 ] , [ 12 ]} . Des variations similaires du rapport ²⁶ Mg /  ²⁴ Mg seront ensuite mesurees dans d'autres objets ? notamment des chondres  ?, mais avec des fractions de ²⁶ Al generalement plus faibles, signe que leur formation a ete plus tardive, par exemple de quelques millions d'annees : l' aluminium 26 permet une datation fine de la formation des premiers objets du Systeme solaire.

Detection dans le milieu interstellaire [ modifier | modifier le code ]

La presence actuelle d'aluminium 26 dans le milieu interstellaire est demontree en 1984 par l'observation, par le telescope spatial HEAO-3 , de rayons γ d'energie 1,809   MeV , caracteristiques de la desintegration radioactive de ²⁶ Al ^{[ 13 ] , [ 2 ]} . Dix ans plus tard un autre telescope spatial, le CGRO , permet de localiser un grand nombre de sources d'aluminium 26 dans la Galaxie , identifiees comme des supernovas ou des etoiles Wolf-Rayet ^{[ 14 ]} .

Decouverte de sa presence avant le Systeme solaire [ modifier | modifier le code ]

En 1993, des grains de taille nanometrique a micrometrique , constitues principalement de diamant , de graphite et de carbure de silicium , sont decouverts dans certaines meteorites primitives et interpretes comme des grains du milieu interstellaire anterieurs a la formation du Systeme solaire (parfois de plus d'un milliard d'annees). Les spherules de graphite contiennent du magnesium 26 provenant de la desintegration de l'aluminium 26, avec un rapport ²⁶ Al /  ²⁷ Al initial eleve, jusque presque 0,2. Ils semblent provenir d'au moins trois types de sources, probablement des geantes de la branche asymptotique , des novas et des etoiles Wolf-Rayet ^{[ 15 ] , [ 16 ]} .

Proprietes [ modifier | modifier le code ]

Etat fondamental [ modifier | modifier le code ]

Sans autre precision ²⁶ Al designe l' etat fondamental de spin 5+, note plus precisement ^26g Al. Il se desintegre en ²⁶ Mg avec une demi-vie de 7,17 ×?10 ⁵  ans selon deux mecanismes, principalement (85 %) l'emission d'un positon ( radioactivite β ⁺ ) mais aussi (15 %) la capture d'un electron du cortege electronique ( radioactivite ε ) ^{[ b ]} .

La desintegration en magnesium 26 n'est pas directe, elle passe par l'un ou l'autre de deux isomeres de spin 2+ de ²⁶ Mg, tous deux tres instables et conduisant a l'etat fondamental de spin 0+ par radioactivite γ , le premier (97,3 %, via β ⁺ ou ε) avec une demi-vie de 0,49  ps , l'autre (2,7 %, β ⁺ ) avec 0,08  ps .

Isomere [ modifier | modifier le code ]

L'aluminium 26 possede aussi un isomere de spin 0+, note ^26m Al. Il est beaucoup plus instable que l'etat fondamental et se desintegre par radioactivite β ⁺ en ²⁶ Mg (dans son etat fondamental, directement), avec une demi-vie d'environ 6,36  s . La desintegration de ^26m Al est une transition de Fermi   (en) , dans laquelle les spins de l' electron et du neutrino emis sont antiparalleles. Sa demi-vie a une certaine importance pour tester experimentalement deux composantes du modele standard , la conservation du courant vectoriel   (en) et l' unitarite de la matrice CKM ^{[ 18 ]} . En 2011, cette demi-vie est mesuree a 6,346 54 ± 0,000 60  s (incertitude totale) ou ± 0,000 46  s (incertitude interne) ^{[ 19 ]} .

Presence actuelle [ modifier | modifier le code ]

L'aluminium 26 peut etre detecte, et sa quantite mesuree, via les positons et surtout les rayons γ (particulierement ceux d'energie 1,809   MeV ) resultant de sa desintegration radioactive . Au laboratoire la concentration en ²⁶ Al d'un echantillon peut etre mesuree, avec une bonne precision et une grande sensibilite (en pratique, pour des rapports ²⁶ Al /  ²⁷ Al aussi faibles que 10 ^?13 voire 10 ^?14 ), par spectrometrie de masse par accelerateur   (en) ^{[ 2 ]} .

Etoiles [ modifier | modifier le code ]

Milieu interstellaire [ modifier | modifier le code ]

L'aluminium 26 est present dans le milieu interstellaire, et en equilibre seculaire entre injection (surtout par les supernovae ) et desintegration. On estime a trois masses solaires la quantite d' aluminium 26 renouvelee chaque annee ^{[ 13 ] , [ 2 ]} .

Surface des corps planetaires [ modifier | modifier le code ]

Les memes reactions nucleaires qui permettent de produire de l' aluminium 26 au laboratoire se produisent a la surface des corps planetaires, sous l'action des rayons cosmiques . En general ces surfaces ne sont pas exposees suffisamment longtemps pour atteindre un equilibre seculaire (entre production et desintegration) : plus la surface est exposee depuis longtemps, plus elle est riche en ²⁶ Al.

Atmosphere et cryosphere terrestres [ modifier | modifier le code ]

Le rayonnement cosmique reagit avec differents composants de l' air et produit differents isotopes dits cosmogeniques , notamment ¹⁴ C , ³ H , ¹⁰ Be et ²⁶ Al. La concentration de ces isotopes dans l'air est a peu pres constante, par equilibre seculaire entre production et disparition (par desintegration radioactive et perte dans les precipitations ). La concentration de la troposphere en aluminium 26 est ainsi de l'ordre de 100  atomes/m ^{3 [ 20 ]} .

La glace des glaciers et des inlandsis emprisonne de minuscules bulles d'air dont la composition en isotopes cosmogeniques est initialement celle de l'air. Par la suite la concentration en chacun de ces isotopes diminue par desintegration radioactive, plus ou moins vite en fonction de leur demi-vie . Le rapport ²⁶ Al /  ¹⁰ Be, notamment, a une valeur initiale de 1,89 ×?10 ^?3 et diminue au cours du temps (parce que la demi-vie de l'aluminium 26, 0,717  Ma , est inferieure a celle du beryllium 10 , 1,386  Ma ) : sa mesure permet de dater la glace. Par exemple un echantillon de glace extrait au Groenland a une profondeur de 2 760  m a donne un age d'enfouissement de (6,7 ± 2,6) ×?10 ⁵  ans ^{[ 20 ]} .

Au laboratoire [ modifier | modifier le code ]

L'aluminium 26 est produit par les reactions ^{[ c ] , [ d ]}  : 25
12 Mg ( d , n ) 26
13 Al  ; 26
12 Mg ( d , 2 n ) 26
13 Al  ; 26
12 Mg ( p , n ) 26
13 Al  ; 28
14 Si ( d , α ) 26
13 Al  ; 27
13 Al ( n , 2 n ) 26
13 Al  ; 27
13 Al ( p , p n ) 26
13 Al et 27
13 Al ( p , 2 n ) 26
14 Si ( β ⁺ ) 26
13 Al , ainsi que par la spallation d'elements plus lourds par des protons de haute energie ^{[ 2 ]} .

Presence passee [ modifier | modifier le code ]

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

• (en) Cet article est partiellement ou en totalite issu de l’article de Wikipedia en anglais intitule ≪  Aluminium-26  ≫ ( voir la liste des auteurs ) .

Notes [ modifier | modifier le code ]

References [ modifier | modifier le code ]

Voir aussi [ modifier | modifier le code ]

Liens externes [ modifier | modifier le code ]

• (en) ≪  ²⁶ Al  ≫, sur periodictable.com (consulte le 8 avril 2021 )

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