タリウム205

タリウム205 (Thallium-205・²⁰⁵Tl) とは、タリウムの同位体の1つ。

タリウム205
天然タリウムの約70.5%が205Tlである。
核種の一覧
概要
名称、記号	タリウム205,205Tl
中性子	124
陽子	81
核種情報
天然存在比	70.476 ± 0.014 %
半減期	安定
親核種	205mTl (IT) 209Bi (α) 205Pb (EC) 205Hg (β-)
同位体質量	204.9744275(14) u
スピン角運動量	1/2+
余剰エネルギー	−23820.6± 1.3 keV
結合エネルギー	7878.393 keV

概要

²⁰⁵Tlは、タリウムの安定同位体の1つであり、タリウムの約70.5%が²⁰⁵Tlで構成されている。残りの約29.5%は²⁰³Tlである^[1]。

²⁰⁵Tlの親核種には²⁰⁹Biがある。これは後述する崩壊系列に関わるものである。また、ポロニウムで最も半減期の長い同位体である²⁰⁹Poは、²⁰⁵Pbを経由して²⁰⁵Tlに変化する。そのほかに²⁰⁵Hgのベータ崩壊がある^[1][2]。また、²⁰⁵Tlには核異性体である^205mTlがあり、0.000026秒で核異性体遷移を起こす^[1]。

²⁰⁵Tlは、高温下でイオン化し、全ての電子をはぎ取ると「束縛状態β崩壊」を起こして²⁰⁵Pbに変化することが知られている。この検証実験はタリウムの強い毒性のために長年実験されなかったが、ドイツ・ダルムシュタットの重イオン研究所で²⁰⁵Pbのイオンビームを⁹Beに衝突させて²⁰⁵Tlを間接的に生成することで成功し、半減期は291（+33/-27）日と求められたことが2024年に発表された^[3]。この研究は、²⁰⁵Pbの量の分析と共に、分子雲から太陽が形成（漸近巨星分枝）された時期を絞り込む重要な手掛かりとなる。

崩壊系列

ネプツニウム系列の図。²⁰⁵Tlは最終的に生じる安定同位体である。

²⁰⁵Tlは、²⁴¹Puから始まり、²³⁷Npを経由する崩壊系列であるネプツニウム系列で最終的に生じる安定同位体である。かつては²⁰⁹Biが最終的に生じる安定同位体とされていたが、2003年になって²⁰⁹Biがアルファ崩壊することが確かめられたため、²⁰⁵Tlに座を移すことになった。ただし、²⁰⁹Biは半減期が1900京年と、安定同位体と見なせるほど非常に長いものであるため、実質的には²⁰⁹Biが最終と考えても差し支えない^[1][2]。

タリウムの安定同位体である²⁰⁵Tlと²⁰³Tlの親核種は、そのほとんどは天然に存在しない核種であり、非常に長い半減期を持つ²⁰⁹Biの影響も小さい。複数の崩壊系列で同位体の量が変化する鉛とは異なり、標準原子量は不変であると見なせる。実際、タリウムの標準原子量は鉛のそれより精度が1桁上回っている。