Изотопы самария

Изотопы самария — разновидности химического элемента самария с разным количеством нейтронов в атомном ядре. Известны изотопы самария с массовыми числами от 128 до 165 (количество протонов 62, нейтронов от 66 до 103) и 12 ядерных изомеров.

Природный самарий представляет собой смесь семи изотопов: четырёх стабильных:

• ¹⁴⁴Sm (изотопная распространённость 3,07 %);
• ¹⁵⁰Sm (изотопная распространённость 7,38 %);
• ¹⁵²Sm (изотопная распространённость 26,75 %);
• ¹⁵⁴Sm (изотопная распространённость 22,75 %);

и трёх с огромным периодом полураспада, больше возраста Вселенной:^[1]

• ¹⁴⁷Sm (изотопная распространённость 14,99 %, период полураспада 1⋅10¹¹ лет);
• ¹⁴⁸Sm (изотопная распространённость 11,24 %, период полураспада 7⋅10¹⁵ лет);
• ¹⁴⁹Sm (изотопная распространённость 13,82 %, период полураспада не установлен, превышает 2⋅10¹⁵ лет).

Благодаря радиоактивным изотопам, в основном ¹⁴⁷Sm, природный самарий обладает удельной активностью около 124 кБк/кг^[2].

Среди искусственно синтезированных изотопов самария самые долгоживущие ¹⁴⁶Sm (период полураспада — 68 ± 7 миллионов лет^[3] или, по более ранним данным, 103 ± 4 млн лет^[4][5][6]) и ¹⁵¹Sm (90 ± 8 лет). Расхождение между различными экспериментальными измерениями периода полураспада ¹⁴⁶Sm пока не прояснено. В базу данных Nubase2016^[7] внесено более позднее значение 68 млн лет, измеренное в 2012 году, однако рабочая группа ИЮПАК в 2020 году рекомендовала как вре́менное решение для космо- и геохимических исследований, где используется изотопное датирование образцов ранней Солнечной системы с помощью альфа-распада ¹⁴⁶Sm→¹⁴²Nd, применять обе константы распада и публиковать два самарий-неодимовых возраста^[8].

Самарий-153

В медицине для лечения некоторых видов рака применяется ¹⁵³Sm^[9] В России фармпрепараты на основе ¹⁵³Sm производит обнинский филиал Научно-исследовательского физико-химического института имени Л. Я. Карпова.^[10].

Таблица изотопов самария

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа[11] (а. е. м.)	Период полураспада[6] (T1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра[6]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
	Энергия возбуждения
^128Sm	62	66	127,95808(54)#	0,5# с			0+
^129Sm	62	67	128,95464(54)#	550(100) мс			5/2+#
^130Sm	62	68	129,94892(43)#	1# с	β^+	^130Pm	0+
^131Sm	62	69	130,94611(32)#	1,2(2) с	β^+	^131Pm	5/2+#
					β^+, p (редко)	^130Nd
^132Sm	62	70	131,94069(32)#	4,0(3) с	β^+	^132Pm	0+
					β^+, p	^131Nd
^133Sm	62	71	132,93867(21)#	2,90(17) с	β^+	^133Pm	(5/2+)
					β^+, p	^132Nd
^134Sm	62	72	133,93397(21)#	10(1) с	β^+	^134Pm	0+
^135Sm	62	73	134,93252(17)	10,3(5) с	β^+ (99,98%)	^135Pm	(7/2+)
					β^+, p (0,02%)	^134Nd
^135mSm	0(300)# кэВ			2,4(9) с	β^+	^135Pm	(3/2+, 5/2+)
^136Sm	62	74	135,928276(13)	47(2) с	β^+	^136Pm	0+
^136mSm	2264,7(11) кэВ			15(1) мкс			(8−)
^137Sm	62	75	136,92697(5)	45(1) с	β^+	^137Pm	(9/2−)
^137mSm	180(50)# кэВ			20# с	β^+	^137Pm	1/2+#
^138Sm	62	76	137,923244(13)	3,1(2) мин	β^+	^138Pm	0+
^139Sm	62	77	138,922297(12)	2,57(10) мин	β^+	^139Pm	1/2+
^139mSm	457,40(22) кэВ			10,7(6) с	ИП (93,7%)	^139Sm	11/2−
					β^+ (6,3%)	^139Pm
^140Sm	62	78	139,918995(13)	14,82(12) мин	β^+	^140Pm	0+
^141Sm	62	79	140,918476(9)	10,2(2) мин	β^+	^141Pm	1/2+
^141mSm	176,0(3) кэВ			22,6(2) мин	β^+ (99,69%)	^141Pm	11/2−
					ИП (0,31%)	^141Sm
^142Sm	62	80	141,915198(6)	72,49(5) мин	β^+	^142Pm	0+
^143Sm	62	81	142,914628(4)	8,75(8) мин	β^+	^143Pm	3/2+
^143m1Sm	753,99(16) кэВ			66(2) с	ИП (99,76%)	^143Sm	11/2−
					β^+ (0,24%)	^143Pm
^143m2Sm	2793,8(13) кэВ			30(3) мс			23/2(−)
^144Sm	62	82	143,911999(3)	стабилен[n 1][12]			0+	0,0307(7)
^144mSm	2323,60(8) кэВ			880(25) нс			6+
^145Sm	62	83	144,913410(3)	340(3) сут	ЭЗ	^145Pm	7/2−
^145mSm	8786,2(7) кэВ			990(170) нс [0,96(+19−15) мкс]			(49/2+)
^146Sm	62	84	145,913041(4)	68⋅10^6 лет[3] или 103⋅10^6 лет[6]	α	^142Nd	0+
^147Sm	62	85	146,9148979(26)	1,06(2)⋅10^11 лет	α	^143Nd	7/2−	0,1499(18)
^148Sm	62	86	147,9148227(26)	6,3(13)⋅10^15 лет[12]	α	^144Nd	0+	0,1124(10)
^149Sm	62	87	148,9171847(26)	стабилен (>2⋅10^15лет)[n 2][12]			7/2−	0,1382(7)
^150Sm	62	88	149,9172755(26)	стабилен			0+	0,0738(1)
^151Sm	62	89	150,9199324(26)	88,8(24) лет	β^−	^151Eu	5/2−
^151mSm	261,13(4) кэВ			1,4(1) мкс			(11/2)−
^152Sm	62	90	151,9197324(27)	стабилен			0+	0,2675(16)
^153Sm	62	91	152,9220974(27)	46,284(4) ч	β^−	^153Eu	3/2+
^153mSm	98,37(10) кэВ			10,6(3) мс	ИП	^153Sm	11/2−
^154Sm	62	92	153,9222093(27)	стабилен (>2,3⋅10^18лет)[n 3][12]			0+	0,2275(29)
^155Sm	62	93	154,9246402(28)	22,3(2) мин	β^−	^155Eu	3/2−
^156Sm	62	94	155,925528(10)	9,4(2) ч	β^−	^156Eu	0+
^156mSm	1397,55(9) кэВ			185(7) нс			5−
^157Sm	62	95	156,92836(5)	8,03(7) мин	β^−	^157Eu	(3/2−)
^158Sm	62	96	157,92999(8)	5,30(3) мин	β^−	^158Eu	0+
^159Sm	62	97	158,93321(11)	11,37(15) с	β^−	^159Eu	5/2−
^160Sm	62	98	159,93514(21)#	9,6(3) с	β^−	^160Eu	0+
^161Sm	62	99	160,93883(32)#	4,8(8) с	β^−	^161Eu	7/2+#
^162Sm	62	100	161,94122(54)#	2,4(5) с	β^−	^162Eu	0+
^163Sm	62	101	162,94536(75)#	1# с	β^−	^163Eu	1/2−#
^164Sm	62	102	163,94828(86)#	500# мс	β^−	^164Eu	0+
^165Sm	62	103	164,95298(97)#	200# мс	β^−	^165Eu	5/2−#

1. Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в ¹⁴⁴Nd
2. Теоретически может претерпевать альфа-распад в ¹⁴⁵Nd
3. Теоретически может претерпевать двойной бета-распад в ¹⁵⁴Gd

Пояснения к таблице

• Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

• Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

• Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

• Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

• Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

1. Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
2. Оценка радиологической значимости редкоземельных металлов, имеющих природные радиоактивные изотопы. Архивная копия от 4 мая 2018 на Wayback Machine Э. П. Лисаченко. Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П. В. Рамзаева, Санкт-Петербург
3. Kinoshita M. et al. A Shorter ¹⁴⁶Sm Half-Life Measured and Implications for ¹⁴⁶Sm-¹⁴²Nd Chronology in the Solar System (англ.) // Science : journal. — 2012. — Vol. 335, no. 6076. — P. 1614-1617. — doi:10.1126/science.1215510.
4. Friedman A. M. et al. Alpha decay half-lives of ¹⁴⁸Gd, ¹⁵⁰Gd, and ¹⁴⁶Sm (англ.) // Radiochimica Acta. — 1966. — Vol. 5, iss. 4. — P. 192—194. — doi:10.1524/ract.1966.5.4.192.
5. Meissner F., Schmidt-Ott W.-D., Ziegeler L. Half-life and α-ray energy of ¹⁴⁶Sm (англ.) // Zeitschrift für Physik. — 1987. — Vol. A 327. — P. 171—174. — doi:10.1007/BF01292406. — Bibcode: 1987ZPhyA.327..171M.
6. Данные приведены по Audi G., Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2017. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030001-1—030001-138. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. — Bibcode: 2017ChPhC..41c0001A.
7. Audi G., Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2017. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030001-1—030001-138. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. — Bibcode: 2017ChPhC..41c0001A.
8. Villa I.M. et al. IUPAC-IUGS recommendation on the half-lives of ¹⁴⁷Sm and ¹⁴⁶Sm (англ.) // Geochimica et Cosmochimica Acta. — 2020. — Vol. 285. — P. 70—77. — ISSN 0016-7037. — doi:10.1016/j.gca.2020.06.022. [исправить]
9. Самарий 153Sm оксабифор в комплексной терапии метастатического поражения костей  (неопр.). Дата обращения: 15 октября 2017. Архивировано 15 октября 2017 года.
10. Обнинский филиал НИФХИ им. Л. Я. Карпова отмечает 50 лет со дня пуска реактора  (неопр.). Дата обращения: 15 октября 2017. Архивировано 15 октября 2017 года.
11. Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
12. Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.