বিকিরণ শৃঙ্খল

পারমাণবিক বিজ্ঞানে, বিকিরণ শৃঙ্খল বলতে কিছু অনির্দিষ্ট মৌলিক পদার্থের নিউক্লিয়াসের মাধ্যমে সংঘটিত একধরনের পূর্বানুমানযোগ্য তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের ধারাবাহিকতাকে বোঝানো হয়।

সাধারণভাবে তেজস্ক্রিয় আইসোটোপগুলি সরাসরি স্থিতিশীল আইসোটোপে রূপান্তরিত হয় না। বরং, তারা একটি নতুন তেজস্ক্রিয় আইসোটোপে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। এই নতুন আইসোটোপটিও আবার ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে অন্য একটি আইসোটোপে রূপান্তরিত হয়, যা প্রায়ই আবার তেজস্ক্রিয় হয়। এইভাবে একের পর এক ক্ষয় হতে হতে শেষ পর্যন্ত শৃঙ্খলটি একটি স্থিতিশীল আইসোটোপে গিয়ে শেষ হয়, যার নিউক্লিয়াসে আর অতিরিক্ত শক্তি থাকে না এবং তা আর বিকিরণ নিঃসরণ করতে পারে না। এই অবস্থায় নিউক্লিয়াসকে বলা হয় সে তার ভূমি অবস্থায় পৌঁছে গেছে।

এই ক্ষয় শৃঙ্খলের প্রতিটি ধাপকে তাদের পরবর্তী বা পূর্ববর্তী ধাপের সাথে সম্পর্ক অনুযায়ী চিহ্নিত করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি জনক আইসোটোপ (parent isotope) ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে একটি সন্তান আইসোটোপ (daughter isotope) তৈরি করে। যেমন, মৌল সংখ্যা ৯২-এর ইউরেনিয়াম (uranium)-এর একটি আইসোটোপ আছে যার নিউট্রনের সংখ্যা ১৪৪ (²³⁶U)। এটি ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে মৌল সংখ্যা ৯০-এর থোরিয়াম (thorium)-এর একটি আইসোটোপ তৈরি করে যার নিউট্রনের সংখ্যা ১৪২ (²³²Th)। এই সন্তান আইসোটোপটি হয়ত স্থিতিশীল হতে পারে, কিংবা এটি আবার ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে আরেকটি সন্তান আইসোটোপ তৈরি করতে পারে। ²³²Th ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে রেডিয়াম-২২৮-এ পরিণত হয়। আবার এই ²²⁸Ra, যাকে সন্তানের সন্তান বা নাতনি আইসোটোপ (granddaughter isotope) বলা হয়, সেটিও পরবর্তী ধাপে ক্ষয়প্রাপ্ত হতে পারে।

একটি জনক আইসোটোপ একটি সন্তান আইসোটোপে পরিণত হতে কত সময় নেবে, তা নির্ধারণ করা যায় না এবং এটি প্রতিবার একরকমও হয় না। প্রতিটি নিউক্লিয়াসের জন্য ক্ষয় হওয়ার সময় অনির্দিষ্ট এবং সম্পূর্ণভাবে দৈব বলে বিবেচিত হয়। তবে, পরিসংখ্যানভিত্তিক গড় হারে ক্ষয়ের পূর্বাভাস দেওয়া যায়। এই গড় হারে ক্ষয়কে একটি নির্দিষ্ট ক্ষয় ধ্রুবক (λ)-এর মাধ্যমে প্রকাশ করা হয় এবং এই হার একটি বিকীর্ণ সূচকীয় বণ্টন (exponential distribution) অনুসরণ করে, যার সূত্র হল: e^−λt, যেখানে t হল সময়।

তেজস্ক্রিয় পদার্থের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যগুলোর একটি হল এর অর্ধায়ু (half-life)। এটি হল এমন একটি সময়কাল, যার মধ্যে একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক তেজস্ক্রিয় পরমাণুর অর্ধেক ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। এটি আইসোটোপটির ক্ষয় ধ্রুবকের বিপরীত আনুপাতিক। বিভিন্ন তেজস্ক্রিয় আইসোটোপের অর্ধায়ু পরীক্ষাগারে নির্ধারিত হয়েছে, এবং তা হতে পারে এক মুহূর্তেরও কম—যেমন হাইড্রোজেন-৫-এর ক্ষয় ঘটতে এত কম সময় লাগে যে এর নিউক্লিয়াসের এক প্রান্ত থেকে আরেক প্রান্তে একটি ফোটনের পৌঁছাতে যত সময় লাগে, তারও কম সময়ে এটি ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। অন্যদিকে, টেলুরিয়াম-১২৮-এর অর্ধায়ু ২.২×১০^২৪ years, যা মহাবিশ্বের বয়সের তুলনায়ও বহু গুণ বেশি।

²⁴¹Pu-এর জন্য Bateman-Function ব্যবহার করে পরিমাণ গণনা

বেটম্যান সমীকরণ (Bateman equation) একটি নির্দিষ্ট ক্ষয় শৃঙ্খলের সব আইসোটোপের আপেক্ষিক পরিমাণ পূর্বাভাস দিতে সক্ষম, যদি সেই শৃঙ্খল যথেষ্ট সময় ধরে চলে এবং কিছু সন্তান পণ্য স্থিতিশীল অবস্থায় পৌঁছে যায়। একটি ক্ষয় শৃঙ্খল এই পর্যায়ে পৌঁছালে, অর্থাৎ যখন শৃঙ্খলের সব অংশ একধরনের ভারসাম্যে আসে, তখন তাকে বলা হয় স্থিতিশীলতা বা সম্যবস্থা (equilibrium)-তে পৌঁছেছে। এমন অবস্থায় একটি তেজস্ক্রিয় নমুনা একটি নিরবচ্ছিন্ন, তবে ধীরে ধীরে কমতে থাকা, বিকিরণ নিঃসরণ করে।

অন্যদিকে, যদি কোনো নমুনায় কোনো তেজস্ক্রিয় আইসোটোপের পরিমাণ প্রাকৃতিক ক্ষয় শৃঙ্খলের তুলনায় বেশি থাকে—অর্থাৎ তাকে সমৃদ্ধ (enriched) করা হয়ে থাকে—তবে তাকে অসম্যবস্থায় (out of equilibrium) বলা হয়। এই অসম্যবস্থার একটি অপ্রত্যাশিত ফলাফল হল, কখনও কখনও একটি সমৃদ্ধ নমুনার তেজস্ক্রিয়তা সময়ের সাথে বাড়তে পারে, কারণ এতে সৃষ্ট সন্তান পণ্যগুলির তেজস্ক্রিয়তা তাদের জনকের চেয়েও বেশি হতে পারে। সমৃদ্ধ এবং দারিদ্র্যপীড়িত ইউরেনিয়াম—উভয় ক্ষেত্রেই এই ধরনের ঘটনা দেখা যায়।

ইতিহাস

রাসায়নিক মৌলগুলির সৃষ্টি দুটি ধাপে ঘটেছে। প্রথম ধাপটি শুরু হয়েছিল বিগ ব্যাংয়ের কিছুক্ষণ পর। মহাবিশ্ব সৃষ্টির ১০ সেকেন্ড থেকে ২০ মিনিটের মধ্যে হালকা পরমাণুর প্রাথমিক সঙ্কোচন ঘটে, যার ফলে তৈরি হয়েছিল চারটি হালকা মৌল। এই আদিম উৎপাদনের বেশিরভাগই ছিল হাইড্রোজেনের তিনটি হালকা আইসোটোপ—প্রোটিয়াম, ডিউটেরিয়াম ও ট্রিটিয়াম—এবং হেলিয়ামের নয়টি পরিচিত আইসোটোপের মধ্যে দুটি—হেলিয়াম-৩ ও হেলিয়াম-৪। সামান্য পরিমাণ লিথিয়াম-৭ এবং বেরিলিয়াম-৭ উৎপন্ন হয়েছিল বলে ধারণা করা হয়।

এরপর প্রায় ১০ কোটি বছর পরে শুরু হয় দ্বিতীয় ধাপের নিউক্লিওসিন্থেসিস, যখন প্রথম নক্ষত্রগুলির জন্ম হয়।^[১] এই নক্ষত্রগুলির পারমাণবিক চুল্লিগুলি হেলিয়ামের চেয়ে ভারী মৌলগুলির উৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয় ছিল। লোহা ও নিকেল (পরমাণু সংখ্যা ২৬ ও ২৮) পর্যন্ত মৌলসমূহ r-প্রক্রিয়া এবং s-প্রক্রিয়া নামক নিউট্রন ধারণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে নক্ষত্রের কেন্দ্রে গঠিত হয়েছিল। সুপারনোভার মতো চরম পরিস্থিতিতে অক্সিজেন থেকে রুবিডিয়াম (পরমাণু সংখ্যা ৮ থেকে ৩৭) পর্যন্ত মৌল তৈরি হওয়ার উপযুক্ত পরিবেশ সৃষ্টি হয়। সীসার (৮২) চেয়ে ভারী মৌলগুলির ক্ষেত্রে, যেগুলির কোনো স্থিতিশীল আইসোটোপ নেই, সেগুলির সৃষ্টি সম্ভবত নিউট্রন তারার সংমিলনের সময় প্রচুর পরিমাণে মুক্ত নিউট্রনের উপস্থিতিতে r-প্রক্রিয়ার মাধ্যমে হয়।

পৃথিবীতে বর্তমানে যে সকল রাসায়নিক মৌল ও আইসোটোপ বিদ্যমান, তার বেশিরভাগই এইসব প্রক্রিয়ার মাধ্যমে পৃথিবীর প্রোটোপ্ল্যানেটারি ডিস্ক থেকে সঙ্কুচিত হওয়ার (প্রায় ৪.৫ বিলিয়ন বছর আগে) আগেই গঠিত হয়েছে। তবে কিছু মৌল বা আইসোটোপ পরবর্তীতে তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের মাধ্যমে জনক নিউক্লিয়াস থেকে শুরু করে একাধিক ধাপে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে এক বা একাধিক স্থিতিশীল আইসোটোপে পরিণত হয়েছে, যা বর্তমানে বিদ্যমান ২৫১টি স্থিতিশীল আইসোটোপের কোনো একটি হতে পারে। মহাজাগতিক বা নাক্ষত্রিক নিউক্লিওসিন্থেসিস এবং ক্ষয় শৃঙ্খলা ছাড়াও রাসায়নিক মৌল তৈরি করার একমাত্র উপায় হল পারমাণবিক অস্ত্র, পারমাণবিক চুল্লি (প্রাকৃতিক বা মানবসৃষ্ট) অথবা পার্টিকল অ্যাক্সেলারেটর ব্যবহার করে পরমাণু-পরমাণু করে নিউক্লিয়াস গঠন করা।

অস্থিতিশীল আইসোটোপগুলি একটি নির্দিষ্ট হারে তাদের সন্তান পণ্যে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। এই সন্তান আইসোটোপগুলি আরও অস্থিতিশীল হতে পারে এবং অবশেষে একাধিক ধাপে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে একটি স্থিতিশীল আইসোটোপে পরিণত হয়—মহাবিশ্বে এ ধরনের ২৫১টি স্থিতিশীল আইসোটোপ বিদ্যমান। স্থিতিশীল আইসোটোপগুলিতে, হালকা মৌলগুলির নিউট্রন ও প্রোটনের অনুপাত তুলনামূলকভাবে কম থাকে। যেমন, হেলিয়াম-৪-এর ক্ষেত্রে এটি প্রায় ১:১। অপরদিকে ভারী মৌলগুলির ক্ষেত্রে, যেমন ইউরেনিয়াম-২৩৮, এই অনুপাত প্রায় ১.৫৮৭ নিউট্রন প্রতি প্রোটন। সীসা-২০৮-এর চেয়েও ভারী কোনো নিউক্লাইড স্থিতিশীল নয়। এই ধরনের মৌলগুলো স্থিতিশীল হতে হলে তাদের অ্যালফা কণার মাধ্যমে ভর হ্রাস করতে হয়। অন্যদিকে, যেসব আইসোটোপে নিউট্রন-প্রোটন অনুপাত বেশি, সেগুলির জন্য আরেকটি সাধারণ ক্ষয় প্রক্রিয়া হল বিটা ক্ষয়। এতে নিউক্লাইডের ভর অপরিবর্তিত থাকে, তবে মৌল পরিবর্তন হয় এবং n/p অনুপাত কমে যায়। যেসব আইসোটোপের n/p অনুপাত তুলনামূলকভাবে কম, সেগুলিতে বিপরীত বিটা ক্ষয় ঘটতে পারে, যেখানে একটি প্রোটন নিউট্রনে রূপান্তরিত হয়। তবে যেহেতু নিষিক্ত বিভাজন সাধারণত নিউট্রন-সমৃদ্ধ পণ্য তৈরি করে, তাই পজিট্রন নিঃসরণ বা ইলেকট্রন ধরন অপেক্ষাকৃত বিরল।

বেশ কয়েকটি তুলনামূলকভাবে ছোট বিটা ক্ষয় শৃঙ্খলা রয়েছে—প্রায় প্রতিটি ভরসংখ্যার জন্য দুটি করে, একটি ভারী বিটা ক্ষয় এবং একটি হালকা পজিট্রন ক্ষয় পথ। তবে ভারী মৌলগুলির ক্ষেত্রে (যেগুলির পরমাণু সংখ্যা সীসার চেয়ে বেশি), মাত্র চারটি ক্ষয় পথ বিদ্যমান।^[২] এর কারণ হল মূলত দুটি প্রধান ক্ষয় প্রক্রিয়া: অ্যালফা বিকিরণ, যা ভরকে ৪ amu কমায়, এবং বিটা বিকিরণ, যা ভর অপরিবর্তিত রেখে মৌল পরিবর্তন করে ও n/p অনুপাত সামঞ্জস্য করে। এই চারটি ক্ষয় পথ হল 4n, 4n+1, 4n+2 ও 4n+3—যেখানে ভরসংখ্যাকে ৪ দ্বারা ভাগ করলে যে ভাগশেষ থাকে, তার ভিত্তিতে নির্ধারিত হয় একটি আইসোটোপ কোন শৃঙ্খল অনুসরণ করবে। অন্য ক্ষয় প্রক্রিয়া থাকলেও, সেগুলির সম্ভাবনা অ্যালফা বা বিটার তুলনায় অনেক কম।

এই ক্ষয় শৃঙ্খলগুলিতে শাখা থাকে। যেমন, নিহোনিয়াম-২৭৮-এর তৃতীয় পরমাণুটি ছয়বার অ্যালফা ক্ষয় হয়ে মেনডেলেভিয়াম-২৫৪-এ পৌঁছায়,^[৩] পরে এটি ইলেকট্রন ধরন (বিটা ক্ষয়ের একটি ধরন) হয়ে ফার্মিয়াম-২৫৪-তে রূপান্তরিত হয়,^[৩] এবং এরপর সপ্তম অ্যালফা ক্ষয়ে ক্যালিফোর্নিয়াম-২৫০-এ পৌঁছায়।^[৩] এরপর এটি 4n+2 শৃঙ্খলা (রেডিয়াম শৃঙ্খলা) অনুসরণ করে। তবে আজ পর্যন্ত যেসব সুপারহেভি মৌল তৈরি হয়েছে, তাদের নিউক্লাইড কয়েকটি অ্যালফা ক্ষয়ের পরই স্বতঃস্ফূর্তভাবে বিভাজিত হয়ে যায়, ফলে ক্ষয় শৃঙ্খল শেষ হয়ে যায়।

এই চারটি ক্ষয় শৃঙ্খলার মধ্যে তিনটিতে ওপরের দিকে একটি দীর্ঘায়ু নিউক্লাইড থাকে, যেগুলি শৃঙ্খলটিকে দীর্ঘ সময় ধরে সচল রাখে। এই তিনটি দীর্ঘায়ু নিউক্লাইড হল ইউরেনিয়াম-২৩৮ (অর্ধায়ু ৪.৫ বিলিয়ন বছর), ইউরেনিয়াম-২৩৫ (০.৭ বিলিয়ন বছর) ও থোরিয়াম-২৩২ (১৪ বিলিয়ন বছর)। চতুর্থ শৃঙ্খলটিতে তেমন দীর্ঘায়ু নিউক্লাইড না থাকায়, সেটির বেশিরভাগ নিউক্লাইড ইতোমধ্যে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে বিসমাথ-২০৯ পর্যন্ত পৌঁছেছে। একসময় বিসমাথ-২০৯-কে স্থিতিশীল মনে করা হতো, তবে ২০০৩ সালে এটি অত্যন্ত দীর্ঘ অর্ধায়ুর সঙ্গে অস্থিতিশীল প্রমাণিত হয় (২০.১ বিলিয়ন বিলিয়ন বছর)।^[৪] এটি থমিয়াম-২০৫-এ ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং সেই অনুযায়ী প্রায়-চূড়ান্ত ধাপ হিসেবে বিবেচিত হয়।

সৌরজগতের ইতিহাসের শুরুর দিকে আরও অনেক ভারী, অস্থিতিশীল নিউক্লাইড বিদ্যমান ছিল, ফলে এই চারটি শৃঙ্খলা আরও দীর্ঘ ছিল। বিশেষভাবে, ²⁴⁴Pu, ²³⁷Np এবং ²⁴⁷Cm-এর অর্ধায়ু কয়েক মিলিয়ন বছরের বেশি, এবং এরা যথাক্রমে 4n, 4n+1 ও 4n+3 শৃঙ্খলগুলিতে উচ্চতর পর্যায়ে ছোটখাটো বাঁধার সৃষ্টি করত।^[৫] (4n+2 শৃঙ্খলটিতে ²³⁸U-র ওপরে এমন কোনো নিউক্লাইড নেই যার অর্ধায়ু এক মিলিয়ন বছরের বেশি।) আজ কিছু পূর্বে বিলুপ্ত এসব আইসোটোপ আবারও কৃত্রিমভাবে তৈরি করা হয়েছে। ফলে, তারা আবারও ক্ষয় শৃঙ্খলগুলিতে যুক্ত হয়েছে। যেমন, পারমাণবিক অস্ত্রে ব্যবহৃত প্লুটোনিয়াম-২৩৯, যা ২৪,৫০০ বছরের অর্ধায়ু নিয়ে ইউরেনিয়াম-২৩৫-এ ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। এছাড়া বৃহৎ পরিসরে নেপচুনিয়াম-২৩৭ উৎপাদন করা হয়েছে, যা পূর্বে বিলুপ্ত চতুর্থ শৃঙ্খলকে পুনরুজ্জীবিত করেছে।^[৬] তাই নিচের সারণিতে চারটি ক্ষয় শৃঙ্খলা ক্যালিফোর্নিয়াম-এর ২৪৯ থেকে ২৫২ ভরবিশিষ্ট আইসোটোপ থেকে শুরু হয়েছে।

চারটি ক্ষয় শৃঙ্খলার সংক্ষিপ্তসার
শৃঙ্খলার নাম	থোরিয়াম	নেপচুনিয়াম	ইউরেনিয়াম	অ্যাকটিনিয়াম
ভর সংখ্যা	4n	4n+1	4n+2	4n+3
দীর্ঘায়ু নিউক্লাইড	²³²Th (²⁴⁴Pu)	²⁰⁹Bi (²³⁷Np)	²³⁸U	²³⁵U (²⁴⁷Cm)
অর্ধায়ু (বিলিয়ন বছর)	১৪ (০.০৮)	২০১০০০০০০০০ (০.০০২১৪)	৪.৫	০.৭ (০.০১৫৬)
শেষ ধাপ	²⁰⁸Pb	²⁰⁵Tl	²⁰⁶Pb	²⁰⁷Pb

ক্ষয়ের ধরন

তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের চারটি প্রধান ধরন হল: অ্যালফা ক্ষয়, বিটা ক্ষয়, বিপরীত বিটা ক্ষয় (যার মধ্যে পজিট্রন নিঃসরণ ও ইলেকট্রন ধরন উভয়ই অন্তর্ভুক্ত), এবং সমরূপ রূপান্তর (isomeric transition)। এই ক্ষয় প্রক্রিয়াগুলোর মধ্যে শুধুমাত্র অ্যালফা ক্ষয় (যা একটি হেলিয়াম-৪ নিউক্লিয়াসের বিভাজন) নিউক্লিয়াসের পারমাণবিক ভর সংখ্যা (A) পরিবর্তন করে এবং তা সর্বদা চার ইউনিট কমিয়ে দেয়।

এই কারণে, প্রায় প্রতিটি ক্ষয় এমন একটি নিউক্লিয়াস তৈরি করে যার ভরসংখ্যা ৪ দিয়ে ভাগ করলে একই ভাগশেষ (residue) থাকে। এর ফলে নিউক্লাইডগুলিকে চারটি শ্রেণিতে ভাগ করা যায়, এবং যেকোনো ক্ষয় শৃঙ্খলার সব সদস্য এই শ্রেণিগুলোর একটির অন্তর্গত হয়।

প্রাকৃতিকভাবে তিনটি প্রধান ক্ষয় শৃঙ্খলা (বা পরিবার) দেখা যায়। এদের সাধারণত বলা হয় থোরিয়াম শৃঙ্খলা, রেডিয়াম বা ইউরেনিয়াম শৃঙ্খলা এবং অ্যাকটিনিয়াম শৃঙ্খলা। এই তিনটি শৃঙ্খলা যথাক্রমে শেষ হয় সীসার তিনটি ভিন্ন স্থিতিশীল আইসোটোপে। এই শৃঙ্খলগুলির প্রতিটি আইসোটোপের ভরসংখ্যা প্রকাশ করা যায় নিম্নরূপ: A = 4n, A = 4n + 2 এবং A = 4n + 3। এই তিনটি শৃঙ্খলার দীর্ঘায়ু সূচনাকারী আইসোটোপগুলি যথাক্রমে থোরিয়াম-২৩২, ইউরেনিয়াম-২৩৮ এবং ইউরেনিয়াম-২৩৫, যা পৃথিবীর সৃষ্টির সময় থেকে অস্তিত্বে আছে (তবে ১৯৪০-এর দশক থেকে কৃত্রিমভাবে তৈরি আইসোটোপ ও তাদের ক্ষয় বাদে)।

চতুর্থ শৃঙ্খল, নেপচুনিয়াম শৃঙ্খলা, যার A = 4n + 1, তার সূচনাকারী আইসোটোপ নেপচুনিয়াম-২৩৭-এর তুলনামূলকভাবে সংক্ষিপ্ত অর্ধায়ু (২.১৪ মিলিয়ন বছর) থাকার কারণে প্রকৃতিতে ইতিমধ্যেই বিলুপ্ত হয়েছে। তবে এই শৃঙ্খলার সর্বশেষ ও ধীর ক্ষয় ধাপ বিসমাথ-২০৯ এখনও বিদ্যমান। ইউরেনিয়াম আকরিক-এ নিউট্রন ধারণের ফলে প্রকৃতিতে সামান্য পরিমাণ ²³⁷Np এবং এর ক্ষয় পণ্য পাওয়া যায়।^[৭] এই শৃঙ্খলার চূড়ান্ত আইসোটোপ বর্তমানে থমিয়াম-২০৫ হিসেবে স্বীকৃত। পুরোনো উৎসগুলোতে শেষ আইসোটোপ হিসেবে বিসমাথ-২০৯ উল্লেখ করা হতো, তবে ২০০৩ সালে আবিষ্কৃত হয়েছে যে এটি অত্যন্ত সামান্য তেজস্ক্রিয়, যার অর্ধায়ু ২.০১×১০^১৯ বছর।^[৮]

এছাড়াও হালকা মৌলগুলির অস্থিতিশীল আইসোটোপের বিভিন্ন ক্ষয় শৃঙ্খলা রয়েছে, যেমন ম্যাগনেশিয়াম-২৮ ও ক্লোরিন-৩৯। পৃথিবীতে ১৯৪৫ সালের আগে এসব আইসোটোপ মূলত মহাজাগতিক রশ্মির মাধ্যমে উৎপন্ন হতো। কিন্তু ১৯৪৫ সালের পর পারমাণবিক অস্ত্রের পরীক্ষামূলক ও ব্যবহারজনিত কারণে অসংখ্য তেজস্ক্রিয় বিভাজন পণ্য মুক্তি পেয়েছে। এইসব আইসোটোপ সাধারণত β⁻ অথবা β⁺ ক্ষয়ের মাধ্যমে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, যার ফলে মৌল পরিবর্তন হয় কিন্তু ভর অপরিবর্তিত থাকে। এই ক্ষয়-পরবর্তী সন্তান আইসোটোপগুলি তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীলতার কাছাকাছি থাকে এবং দীর্ঘতর অর্ধায়ু নিয়ে স্থিতিশীল আইসোটোপে পৌঁছায়।

অ্যাকটিনাইড অ্যালফা ক্ষয় শৃঙ্খলা

অর্ধায়ু অনুযায়ী অ্যাকটিনাইড ও বিভাজন পণ্যসমূহ দে স
অ্যাকটিনাইডসমূহ^[৯] ক্ষয় শৃঙ্খলা অনুযায়ী				অর্ধায়ু পরিসর (a)	²³⁵U-এর বিভাজন পণ্যসমূহ ফলন অনুযায়ী^[১০]
4n	4n + 1	4n + 2	4n + 3	অর্ধায়ু পরিসর (a)	৪.৫–৭%	০.০৪–১.২৫%	<০.০০১%
^২২৮Ra^№				৪–৬ a		^১৫৫Eu^þ
^২৪৮Bk^[১১]				> ৯ a
^২৪৪Cm^ƒ	^২৪১Pu^ƒ	^২৫০Cf	^২২৭Ac^№	১০–২৯ a	^৯০Sr	^৮৫Kr	^১১৩mCd^þ
^২৩২U^ƒ		^২৩৮Pu^ƒ	^২৪৩Cm^ƒ	২৯–৯৭ a	^১৩৭Cs	^১৫১Sm^þ	^১২১mSn
	^২৪৯Cf^ƒ	^২৪২mAm^ƒ		১৪১–৩৫১ a	এই পরিসরে (১০০ a–২১০ হা) কোনো বিভাজন পণ্যের অর্ধায়ু নেই...
	^২৪১Am^ƒ		^২৫১Cf^ƒ^[১২]	৪৩০–৯০০ a
		^২২৬Ra^№	^২৪৭Bk	১.৩–১.৬ হা
^২৪০Pu	^২২৯Th	^২৪৬Cm^ƒ	^২৪৩Am^ƒ	৪.৭–৭.৪ হা
	^২৪৫Cm^ƒ	^২৫০Cm		৮.৩–৮.৫ হা
			^২৩৯Pu^ƒ	২৪.১ হা
		^২৩০Th^№	^২৩১Pa^№	৩২–৭৬ হা
^২৩৬Np^ƒ	^২৩৩U^ƒ	^২৩৪U^№		১৫০–২৫০ হা	^৯৯Tc^₡	^১২৬Sn
^২৪৮Cm		^২৪২Pu		৩২৭–৩৭৫ হা		^৭৯Se^₡
				১.৩৩ মি.ব.	^১৩৫Cs^₡
	^২৩৭Np^ƒ			১.৬১–৬.৫ মি.ব.	^৯৩Zr	^১০৭Pd
^২৩৬U			^২৪৭Cm^ƒ	১৫–২৪ মি.ব.		^১২৯I^₡
^২৪৪Pu				৮০ মি.ব.	... এবং ১৫.৭ মি.ব.-এর পরেও নয়^[১৩]
^২৩২Th^№		^২৩৮U^№	^২৩৫U^ƒ№	০.৭–১৪.১ গা	... এবং ১৫.৭ মি.ব.-এর পরেও নয়^[১৩]
₡, তাপীয় নিউট্রন ধারণ ক্রস সেকশন ৮–৫০ বার্নের মধ্যে ƒ, বিভাজনযোগ্য №, প্রধানত প্রাকৃতিকভাবে তেজস্ক্রিয় পদার্থ (NORM) þ, নিউট্রন বিষ (তাপীয় নিউট্রন ধারণ ক্রস সেকশন ৩,০০০ বার্নের বেশি)

নিচের চারটি সারণিতে যেসব ক্ষয় শাখার সম্ভাবনা ০.০০০১% এর কম, সেগুলি অন্তর্ভুক্ত করা হয়নি। এখানে প্রদত্ত শক্তি নিঃসরণের মান মূল নিউক্লিয়াসকে স্থির ধরে নিয়ে সমস্ত নির্গত কণার (যেমন: ইলেকট্রন, অ্যালফা কণা, গামা কোয়ান্টা, নিউট্রিনো, অজার ইলেকট্রন এবং এক্স-রে) গতিশক্তি এবং প্রত্যাবর্তনকারী নিউক্লিয়াসের গতিশক্তির যোগফল। এখানে 'a' দ্বারা বোঝানো হয়েছে 'বছর', যার উৎস লাতিন শব্দ annus।

নিচের সারণিগুলিতে (নেপচুনিয়াম শৃঙ্খলা বাদে), প্রাকৃতিকভাবে পাওয়া যেত এমন নিউক্লাইডগুলোর ঐতিহাসিক নামও উল্লেখ করা হয়েছে। এই নামগুলো সেই সময়ের, যখন প্রথম এই ক্ষয় শৃঙ্খলগুলো আবিষ্কৃত ও বিশ্লেষিত হয়। ঐতিহাসিক নাম দেখে বোঝা যায় একটি নিউক্লাইড কোন শৃঙ্খলার অন্তর্গত, এবং তা থেকে এর আধুনিক নাম নির্ধারণ করা যায়।

নিচে প্রদত্ত তিনটি প্রাকৃতিক অ্যাকটিনাইড অ্যালফা ক্ষয় শৃঙ্খলা—থোরিয়াম (থোরিয়াম-২৩২ থেকে), ইউরেনিয়াম/রেডিয়াম (ইউরেনিয়াম-২৩৮ থেকে), এবং অ্যাকটিনিয়াম (ইউরেনিয়াম-২৩৫ থেকে)—প্রত্যেকটি নিজস্ব একটি নির্দিষ্ট সীসা আইসোটোপে শেষ হয়: যথাক্রমে সীসা-২০৮, সীসা-২০৬, এবং সীসা-২০৭। এই সব আইসোটোপই স্থিতিশীল এবং প্রাকৃতিকভাবে আদি নিউক্লাইড হিসেবেও বিদ্যমান। তবে এদের অতিরিক্ত উপস্থিতি (বিশেষত সীসা-২০৪-এর তুলনায়, যা শুধুই আদি উৎস থেকে আসে) ইউরেনিয়াম–সীসা বয়স নির্ধারণ পদ্ধতির মাধ্যমে শিলার বয়স নির্ধারণে ব্যবহৃত হয়।

থোরিয়াম শৃঙ্খলা

থোরিয়াম-২৩২-এর 4n শৃঙ্খল সাধারণত "থোরিয়াম শৃঙ্খলা" বা "থোরিয়াম ক্যাসকেড" নামে পরিচিত। প্রাকৃতিকভাবে বিদ্যমান থোরিয়াম-২৩২ থেকে শুরু করে এই শৃঙ্খলায় অন্তর্ভুক্ত রয়েছে: অ্যাকটিনিয়াম, বিসমাথ, সীসা, পোলোনিয়াম, রেডিয়াম, রেডন এবং থমিয়াম। এই মৌলসমূহ, অন্তত অস্থায়ীভাবে হলেও, যেকোনো থোরিয়াম-সমৃদ্ধ প্রাকৃতিক নমুনায় (যেমন ধাতু, যৌগ বা খনিজে) উপস্থিত থাকে। এই শৃঙ্খলাটি সীসা-২০৮-এ গিয়ে শেষ হয়।

যদি এই শৃঙ্খলাটি ট্রান্সইউরানিক অঞ্চলে সম্প্রসারিত করা হয়, তবে দেখা যায় প্লুটোনিয়াম-২৪৪ কয়েক ধাপ উপরে অবস্থান করে। এটি সৌরজগতের শুরুর সময়ে উপস্থিত ছিল,^[৫] এবং এত দীর্ঘায়ু ছিল যে, আজও এটি অতি সামান্য পরিমাণে টিকে থাকার কথা।^[১৪] তবে এটি এখনো নিশ্চিত নয় যে এটি বাস্তবিকভাবে শনাক্ত করা গেছে কি না।^[১৫]

থোরিয়াম-২৩২ থেকে সীসা-২০৮ পর্যন্ত ক্ষয়প্রক্রিয়ায় মোট ৪২.৬ মেগা–ইলেকট্রন–ভোল্ট (MeV) শক্তি নিঃসৃত হয়, যার মধ্যে নিউট্রিনোদের মাধ্যমে হারানো শক্তিও অন্তর্ভুক্ত।

নিউক্লাইড	ঐতিহাসিক নাম		ক্ষয় প্রক্রিয়া	অর্ধায়ু (a = বছর)	নিঃসৃত শক্তি MeV	ক্ষয় পণ্য
নিউক্লাইড	সংক্ষিপ্ত	পূর্ণ	ক্ষয় প্রক্রিয়া	অর্ধায়ু (a = বছর)	নিঃসৃত শক্তি MeV	ক্ষয় পণ্য
²⁵²Cf			α	২.৬৪৫ a	৬.১১৮১	²⁴⁸Cm
²⁴⁸Cm			α	৩.৪×১০^৫ a	৫.১৬২	²⁴⁴Pu
²⁴⁴Pu			α	৮×১০^৭ a	৪.৫৮৯	²⁴⁰U
²⁴⁰U			β⁻	১৪.১ ঘণ্টা	০.৩৯	²⁴⁰Np
²⁴⁰Np			β⁻	১.০৩২ ঘণ্টা	২.২	²⁴⁰Pu
²⁴⁰Pu			α	৬৫৬১ a	৫.১৬৮৩	²³⁶U
²³⁶U		থোরইউরেনিয়াম^[১৬]	α	২.৩×১০^৭ a	৪.৪৯৪	²³²Th
²³²Th	Th	থোরিয়াম	α	১.৪০৫×১০^১০ a	৪.০৮১	²²⁸Ra
²²⁸Ra	MsTh₁	মেসোথোরিয়াম ১	β⁻	৫.৭৫ a	০.০৪৬	²²⁸Ac
²²⁸Ac	MsTh₂	মেসোথোরিয়াম ২	β⁻	৬.২৫ ঘণ্টা	২.১২৪	²²⁸Th
²²⁸Th	RdTh	রেডিওথোরিয়াম	α	১.৯১১৬ a	৫.৫২০	²²⁴Ra
²²⁴Ra	ThX	থোরিয়াম X	α	৩.৬৩১৯ দিন	৫.৭৮৯	²²⁰Rn
²²⁰Rn	Tn	থোরন, থোরিয়াম ইমানেশন	α	৫৫.৬ সেকেন্ড	৬.৪০৪	²¹⁶Po
²¹⁶Po	ThA	থোরিয়াম A	α	০.১৪৫ সেকেন্ড	৬.৯০৬	²¹²Pb
²¹²Pb	ThB	থোরিয়াম B	β⁻	১০.৬৪ ঘণ্টা	০.৫৭০	²¹²Bi
²¹²Bi	ThC	থোরিয়াম C	β⁻ ৬৪.০৬% α ৩৫.৯৪%	৬০.৫৫ মিনিট	২.২৫২ ৬.২০৮	²¹²Po ²⁰⁸Tl
²¹²Po	ThC′	থোরিয়াম C′	α	২৯৪.৪ ns^[১৭]	৮.৯৫৪^[১৮]	²⁰⁸Pb
²⁰⁸Tl	ThC″	থোরিয়াম C″	β⁻	৩.০৫৩ মিনিট	৫.০০১^[১৯]	²⁰⁸Pb
²⁰⁸Pb	ThD	থোরিয়াম D	স্থিতিশীল	—	—	—

নেপচুনিয়াম শৃঙ্খলা

নেপচুনিয়াম-২৩৭-এর 4n + 1 শৃঙ্খলকে সাধারণভাবে "নেপচুনিয়াম শৃঙ্খলা" বা "নেপচুনিয়াম ক্যাসকেড" বলা হয়। এই শৃঙ্খলায় জড়িত আইসোটোপগুলোর মধ্যে কেবল দুটি—বিসমাথ-২০৯ ও থমিয়াম-২০৫—প্রকৃতিতে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে পাওয়া যায়। অন্যান্য কিছু আইসোটোপকে প্রাকৃতিকভাবে শনাক্ত করা হয়েছে, যা প্রাথমিক ²³⁸U-এর উপর (n,2n) নক-আউট ক্রিয়ার মাধ্যমে অতি সামান্য পরিমাণে সৃষ্ট ²³⁷Np-এর উৎস থেকে উদ্ভূত হয়েছে।^[৭]

একটি ধোঁয়া শনাক্তকারী যন্ত্রে ব্যবহৃত আমেরিসিয়াম-২৪১ আয়নীকরণ চেম্বার ক্ষয়ের ফলে উল্লেখযোগ্য পরিমাণ নেপচুনিয়াম-২৩৭ সঞ্চয় করতে পারে। এই ক্ষয় শৃঙ্খলার ফলস্বরূপ এতে আরও যে মৌলগুলো অন্তত সাময়িকভাবে উপস্থিত হতে পারে তা হলো: অ্যাকটিনিয়াম, অ্যাস্টাটিন, বিসমাথ, ফ্রান্সিয়াম, সীসা, পোলোনিয়াম, প্রোট্যাকটিনিয়াম, রেডিয়াম, রেডন, থমিয়াম, থোরিয়াম এবং ইউরেনিয়াম।

এই শৃঙ্খলাটি ১৯৪৭–১৯৪৮ সালে আবিষ্কৃত ও অধ্যয়ন করা হয়েছিল,^[২০] তাই এতে অন্তর্ভুক্ত নিউক্লাইডগুলোর কোনো ঐতিহাসিক নাম নেই।

এই ক্ষয় শৃঙ্খলার একটি বিশেষ বৈশিষ্ট্য হলো—এতে নোবেল গ্যাস রেডন কেবলমাত্র একটি বিরল শাখায় (যা চিত্রে দেখানো হয়নি) উৎপন্ন হয়, প্রধান ক্ষয় পথে নয়। ফলে, এই শৃঙ্খলা থেকে সৃষ্ট রেডন অন্যান্য তিনটি শৃঙ্খলার তুলনায় ভূ-পৃষ্ঠ দিয়ে খুব কম স্থানান্তরিত হয়। আরেকটি বিশেষ বৈশিষ্ট্য হলো, এই শৃঙ্খলা সীসা নয়, বরং থমিয়াম (বাস্তবে বিসমাথ)-এ গিয়ে শেষ হয়। এই শৃঙ্খলা শেষ হয় স্থিতিশীল থমিয়াম-২০৫-এ।

ক্যালিফোর্নিয়াম-২৪৯ থেকে থমিয়াম-২০৫ পর্যন্ত ক্ষয়প্রক্রিয়ায়, নিউট্রিনোর মাধ্যমে হারানো শক্তিসহ মোট ৬৬.৮ MeV শক্তি নিঃসৃত হয়।

নিউক্লাইড	ক্ষয় প্রক্রিয়া	অর্ধায়ু (a = বছর)	নিঃসৃত শক্তি MeV	ক্ষয় পণ্য
²⁴⁹Cf	α	৩৫১ a	৫.৮১৩ + ০.৩৮৮	²⁴⁵Cm
²⁴⁵Cm	α	৮৫০০ a	৫.৩৬২ + ০.১৭৫	²⁴¹Pu
²⁴¹Pu	β⁻	১৪.৪ a	০.০২১	²⁴¹Am
²⁴¹Am	α	৪৩২.৭ a	৫.৬৩৮	²³⁷Np
²³⁷Np	α	২.১৪×১০⁶ a	৪.৯৫৯	²³³Pa
²³³Pa	β⁻	২৭ দিন	০.৫৭১	²³³U
²³³U	α	১.৫৯২×১০⁵ a	৪.৯০৯	²²⁹Th
²²⁹Th	α	৭৩৪০ a	৫.১৬৮	²²⁵Ra
²²⁵Ra	β⁻ ৯৯.৯৯৮% α ০.০০২%	১৪.৯ দিন	০.৩৬ ৫.০৯৭	²²⁵Ac ²²¹Rn
²²⁵Ac	α	১০.০ দিন	৫.৯৩৫	²²¹Fr
²²¹Rn	β⁻ ৭৮% α ২২%	২৫.৭ মিনিট	১.১৯৪ ৬.১৬৩	²²¹Fr ²¹⁷Po
²²¹Fr	α ৯৯.৯৫২% β⁻ ০.০০৪৮%	৪.৮ মিনিট	৬.৪৫৮ ০.৩১৪	²¹⁷At ²²¹Ra
²²¹Ra	α	২৮ সেকেন্ড	৬.৮৮০	²¹⁷Rn
²¹⁷Po	α ৯৭.৫% β⁻ ২.৫%	১.৫৩ সেকেন্ড	৬.৬৬২ ১.৪৮৮	²¹³Pb ²¹⁷At
²¹⁷At	α ৯৯.৯৯২% β⁻ ০.০০৮%	৩২ মিলিসেকেন্ড	৭.২০১ ০.৭৩৭	²¹³Bi ²¹⁷Rn
²¹⁷Rn	α	৫৪০ মাইক্রোসেকেন্ড	৭.৮৮৭	²¹³Po
²¹³Pb	β⁻	১০.২ মিনিট	২.০২৮	²¹³Bi
²¹³Bi	β⁻ ৯৭.৮০% α ২.২০%	৪৬.৫ মিনিট	১.৪২৩ ৫.৮৭	²¹³Po ²⁰⁹Tl
²¹³Po	α	৩.৭২ মাইক্রোসেকেন্ড	৮.৫৩৬	²⁰⁹Pb
²⁰⁹Tl	β⁻	২.২ মিনিট	৩.৯৯	²⁰⁹Pb
²⁰⁹Pb	β⁻	৩.২৫ ঘণ্টা	০.৬৪৪	²⁰⁹Bi
²⁰⁹Bi	α	২.০১×১০¹⁹ a	৩.১৩৭	²⁰⁵Tl
²⁰⁵Tl	.	স্থিতিশীল	.	.

ইউরেনিয়াম শৃঙ্খলা

ইউরেনিয়াম-২৩৮-এর 4n+2 শৃঙ্খলকে "ইউরেনিয়াম শৃঙ্খলা" বা "রেডিয়াম শৃঙ্খলা" বলা হয়। প্রাকৃতিকভাবে বিদ্যমান ইউরেনিয়াম-২৩৮ থেকে শুরু হয়ে, এই শৃঙ্খলায় অন্তর্ভুক্ত রয়েছে নিম্নলিখিত মৌলসমূহ: অ্যাস্টাটিন, বিসমাথ, সীসা, পারদ, পোলোনিয়াম, প্রোট্যাকটিনিয়াম, রেডিয়াম, রেডন, থমিয়াম, এবং থোরিয়াম।

এই মৌলগুলো অন্তত সাময়িকভাবে হলেও, যেকোনো ইউরেনিয়াম-সমৃদ্ধ প্রাকৃতিক নমুনায়—হোক তা ধাতু, যৌগ অথবা খনিজ—উপস্থিত থাকে। শৃঙ্খলাটি সীসা-২০৬-এ গিয়ে শেষ হয়, যা একটি স্থিতিশীল আইসোটোপ।

ইউরেনিয়াম-২৩৮ থেকে সীসা-২০৬-এ ক্ষয়ের ফলে, নিউট্রিনো দ্বারা হারানো শক্তিসহ মোট ৫১.৭ MeV শক্তি নিঃসৃত হয়।

মূল নিউক্লাইড	ঐতিহাসিক নাম^[২১]		ক্ষয় প্রক্রিয়া ^{[RS ১]}	অর্ধায়ু (a = বছর)	নিঃসৃত শক্তি MeV^{[RS ১]}	ক্ষয় পণ্য^{[RS ১]}
মূল নিউক্লাইড	সংক্ষিপ্ত	সম্পূর্ণ	ক্ষয় প্রক্রিয়া ^{[RS ১]}	অর্ধায়ু (a = বছর)	নিঃসৃত শক্তি MeV^{[RS ১]}	ক্ষয় পণ্য^{[RS ১]}
²⁵⁰Cf			α	১৩.০৮ a	৬.১২৮৪৪	²⁴⁶Cm
²⁴⁶Cm			α	৪৮০০ a	৫.৪৭৫১৩	²⁴²Pu
²⁴²Pu			α	৩.৮×১০⁵ a	৪.৯৮৪৫৩	²³⁸U
²³⁸U	U_I	ইউরেনিয়াম I	α	৪.৪৬৮×১০⁹ a	৪.২৬৯৭৫	²³⁴Th
²³⁴Th	UX₁	ইউরেনিয়াম X₁	β⁻	২৪.১০ দিন	০.২৭৩০৮৮	^234mPa
^234mPa	UX₂, Bv	ইউরেনিয়াম X₂ ব্রেভিয়াম	IT, ০.১৬% β⁻, ৯৯.৮৪%	১.১৫৯ মিনিট	০.০৭৩৯২ ২.২৬৮২০৫	²³⁴Pa ²³⁴U
²³⁴Pa	UZ	ইউরেনিয়াম Z	β⁻	৬.৭০ ঘণ্টা	২.১৯৪২৮৫	²³⁴U
²³⁴U	U_II	ইউরেনিয়াম II	α	২.৪৫×১০⁵ a	৪.৮৬৯৮	²³⁰Th
²³⁰Th	Io	আয়োনিয়াম	α	৭.৫৪×১০⁴ a	৪.৭৬৯৭৫	²²⁶Ra
²²⁶Ra	Ra	রেডিয়াম	α	১৬০০ a	৪.৮৭০৬২	²²²Rn
²²²Rn	Rn	রেডন, রেডিয়াম ইমানেশন	α	৩.৮২৩৫ দিন	৫.৫৯০৩১	²¹⁸Po
²¹⁸Po	RaA	রেডিয়াম A	α, ৯৯.৯৮% β⁻, ০.০২%	৩.০৯৮ মিনিট	৬.১১৪৬৮ ০.২৫৯৯১৩	²¹⁴Pb ²¹⁸At
²¹⁸At			α, ৯৯.৯% β⁻, ০.১%	১.৫ সেকেন্ড	৬.৮৭৪ ২.৮৮১৩১৪	²¹⁴Bi ²¹⁸Rn
²¹⁸Rn			α	৩৫ মিলিসেকেন্ড	৭.২৬২৫৪	²¹⁴Po
²¹⁴Pb	RaB	রেডিয়াম B	β⁻	২৬.৮ মিনিট	১.০১৯২৩৭	²¹⁴Bi
²¹⁴Bi	RaC	রেডিয়াম C	β⁻, ৯৯.৯৭৯% α, ০.০২১%	১৯.৯ মিনিট	৩.২৬৯৮৫৭ ৫.৬২১১৯	²¹⁴Po ²¹⁰Tl
²¹⁴Po	RaC'	রেডিয়াম C′	α	১৬৪.৩ μs	৭.৮৩৩৪৬	²¹⁰Pb
²¹⁰Tl	RaC"	রেডিয়াম C″	β⁻ β⁻n, ০.০০৯%	১.৩ মিনিট	৫.৪৮২১৩ ০.২৯৬	²¹⁰Pb ²⁰⁹Pb (নেপচুনিয়াম শৃঙ্খলা হতে)
²¹⁰Pb	RaD	রেডিয়াম D	β⁻, ১০০% α, ১.৯×১০⁻⁶%	২২.২০ a	০.০৬৩৪৮৭ ৩.৭৯২৩	²¹⁰Bi ²⁰⁶Hg
²¹⁰Bi	RaE	রেডিয়াম E	β⁻, ১০০% α, ১.৩২×১০⁻⁴%	৫.০১২ দিন	১.১৬১২৩৪ ৫.০৩৬৪৭	²¹⁰Po ²⁰⁶Tl
²¹⁰Po	RaF	রেডিয়াম F	α	১৩৮.৩৭৬ দিন	৫.০৩৬৪৭	²⁰⁶Pb
²⁰⁶Hg			β⁻	৮.৩২ মিনিট	১.৩০৭৬৪৯	²⁰⁶Tl
²⁰⁶Tl			β⁻	৪.২০২ মিনিট	১.৫৩২২২১১	²⁰⁶Pb
²⁰⁶Pb	RaG^[২২]	রেডিয়াম G	স্থিতিশীল	-	-	-

↑ ^ক ^খ ^গ "Evaluated Nuclear Structure Data File"। National Nuclear Data Center।

অ্যাকটিনিয়াম শৃঙ্খলা

ইউরেনিয়াম-২৩৫-এর 4n+3 ক্ষয় শৃঙ্খল সাধারণভাবে "অ্যাকটিনিয়াম শৃঙ্খলা" বা "অ্যাকটিনিয়াম ক্যাসকেড" নামে পরিচিত। প্রাকৃতিকভাবে বিদ্যমান ইউরেনিয়াম-২৩৫ আইসোটোপ থেকে শুরু করে, এই ক্ষয় শৃঙ্খলায় নিম্নলিখিত মৌলসমূহ অন্তর্ভুক্ত রয়েছে: অ্যাকটিনিয়াম, অ্যাস্টাটিন, বিসমাথ, ফ্রান্সিয়াম, সীসা, পোলোনিয়াম, প্রোট্যাকটিনিয়াম, রেডিয়াম, রেডন, থমিয়াম এবং থোরিয়াম। এই সকল মৌল, অন্তত সাময়িকভাবে হলেও, ইউরেনিয়াম-২৩৫ সম্বলিত যেকোনো ধাতু, যৌগ, আকরিক বা খনিজে উপস্থিত থাকে। শৃঙ্খলাটি স্থিতিশীল সীসা-২০৭ আইসোটোপে গিয়ে শেষ হয়।

সৌরজগতের শুরুর দিকে এই শৃঙ্খলাটি ²⁴⁷Cm পর্যন্ত প্রসারিত ছিল। এই দীর্ঘ ক্ষয় শৃঙ্খলার উপস্থিতি আজকের দিনে ইউরেনিয়াম-২৩৫ ও ইউরেনিয়াম-২৩৮-এর অনুপাতের ভিন্নতার মাধ্যমে প্রতিফলিত হয়, কারণ কারিয়াম ও ইউরেনিয়ামের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য ভিন্ন এবং তারা ভিন্নভাবে পৃথক হত।^[৫]^[২৩]

ইউরেনিয়াম-২৩৫ থেকে সীসা-২০৭ পর্যন্ত ক্ষয়প্রক্রিয়ায়, নিউট্রিনো দ্বারা হারানো শক্তিসহ মোট ৪৬.৪ MeV শক্তি নিঃসৃত হয়।

নিউক্লাইড	ঐতিহাসিক নাম		ক্ষয় প্রক্রিয়া	অর্ধায়ু (a = বছর)	নিঃসৃত শক্তি MeV	ক্ষয় পণ্য
নিউক্লাইড	সংক্ষিপ্ত	সম্পূর্ণ	ক্ষয় প্রক্রিয়া	অর্ধায়ু (a = বছর)	নিঃসৃত শক্তি MeV	ক্ষয় পণ্য
²⁵¹Cf			α	৯০০.৬ বছর	৬.১৭৬	²⁴⁷Cm
²⁴⁷Cm			α	১.৫৬×১০⁷ বছর	৫.৩৫৩	²⁴³Pu
²⁴³Pu			β⁻	৪.৯৫৫৫৬ ঘণ্টা	০.৫৭৯	²⁴³Am
²⁴³Am			α	৭৩৮৮ বছর	৫.৪৩৯	²³⁹Np
²³⁹Np			β⁻	২.৩৫৬৫ দিন	০.৭২৩	²³⁹Pu
²³⁹Pu			α	২.৪১×১০⁴ বছর	৫.২৪৪	²³⁵U
²³⁵U	AcU	অ্যাকটিন ইউরেনিয়াম	α	৭.০৪×১০⁸ বছর	৪.৬৭৮	²³¹Th
²³¹Th	UY	ইউরেনিয়াম Y	β⁻	২৫.৫২ ঘণ্টা	০.৩৯১	²³¹Pa
²³¹Pa	Pa	প্রোট্যাকটিনিয়াম	α	৩২৭৬০ বছর	৫.১৫০	²²⁷Ac
²²⁷Ac	Ac	অ্যাকটিনিয়াম	β⁻ ৯৮.৬২% α ১.৩৮%	২১.৭৭২ বছর	০.০৪৫ ৫.০৪২	²²⁷Th ²²³Fr
²²⁷Th	RdAc	রেডিওঅ্যাকটিনিয়াম	α	১৮.৬৮ দিন	৬.১৪৭	²²³Ra
²²³Fr	AcK	অ্যাকটিনিয়াম K	β⁻ ৯৯.৯৯৪% α ০.০০৬%	২২.০০ মিনিট	১.১৪৯ ৫.৩৪০	²²³Ra ²¹⁹At
²²³Ra	AcX	অ্যাকটিনিয়াম X	α	১১.৪৩ দিন	৫.৯৭৯	²¹⁹Rn
²¹⁹At			α ৯৭.০০% β⁻ ৩.০০%	৫৬ সেকেন্ড	৬.২৭৫ ১.৭০০	²¹⁵Bi ²¹⁹Rn
²¹⁹Rn	An	অ্যাকটিনন, অ্যাকটিনিয়াম ইমানেশন	α	৩.৯৬ সেকেন্ড	৬.৯৪৬	²¹⁵Po
²¹⁵Bi			β⁻	৭.৬ মিনিট	২.২৫০	²¹⁵Po
²¹⁵Po	AcA	অ্যাকটিনিয়াম A	α ৯৯.৯৯৯৭৭% β⁻ ০.০০০২৩%	১.৭৮১ মিলিসেকেন্ড	৭.৫২৭ ০.৭১৫	²¹¹Pb ²¹⁵At
²¹⁵At			α	০.১ মিলিসেকেন্ড	৮.১৭৮	²¹¹Bi
²¹¹Pb	AcB	অ্যাকটিনিয়াম B	β⁻	৩৬.১ মিনিট	১.৩৬৭	²¹¹Bi
²¹¹Bi	AcC	অ্যাকটিনিয়াম C	α ৯৯.৭২৪% β⁻ ০.২৭৬%	২.১৪ মিনিট	৬.৭৫১ ০.৫৭৫	²⁰⁷Tl ²¹¹Po
²¹¹Po	AcC'	অ্যাকটিনিয়াম C′	α	৫১৬ মিলিসেকেন্ড	৭.৫৯৫	²⁰⁷Pb
²⁰⁷Tl	AcC"	অ্যাকটিনিয়াম C″	β⁻	৪.৭৭ মিনিট	১.৪১৮	²⁰⁷Pb
²⁰⁷Pb	AcD	অ্যাকটিনিয়াম D	.	স্থিতিশীল	.	.

আরও দেখুন

টীকা

↑ Bromm, Richard B. Larson, Volker। "The First Stars in the Universe"। Scientific American (ইংরেজি ভাষায়)। সংগ্রহের তারিখ ২০২৪-০৯-২৯।
↑ ^{[তথ্যসূত্র প্রয়োজন]}
↑ ^ক ^খ ^গ K. Morita (২০১২)। "New Results in the Production and Decay of an Isotope, ²⁷⁸113, of the 113th Element"। Journal of the Physical Society of Japan। 81: 103201। ডিওআই:10.1143/JPSJ.81.103201। অজানা প্যারামিটার |1= উপেক্ষা করা হয়েছে (সাহায্য)
↑ J.W. Beeman। অজানা প্যারামিটার |1= উপেক্ষা করা হয়েছে (সাহায্য); |শিরোনাম= অনুপস্থিত বা খালি (সাহায্য)
↑ ^ক ^খ ^গ Davis। অজানা প্যারামিটার |1= উপেক্ষা করা হয়েছে (সাহায্য); |শিরোনাম= অনুপস্থিত বা খালি (সাহায্য)
↑ Koch। অজানা প্যারামিটার |1= উপেক্ষা করা হয়েছে (সাহায্য); |শিরোনাম= অনুপস্থিত বা খালি (সাহায্য)
↑ ^ক ^খ Peppard, D. F.; Mason, G. W.; Gray, P. R.; Mech, J. F. (১৯৫২)। "Occurrence of the (4n + 1) series in nature" (পিডিএফ)। Journal of the American Chemical Society। 74 (23): 6081–6084। ডিওআই:10.1021/ja01143a074।
↑ Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. (২০১৭)। "The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties" (পিডিএফ)। Chinese Physics C। 41 (3): 030001। ডিওআই:10.1088/1674-1137/41/3/030001। বিবকোড:2017ChPhC..41c0001A।
↑ এখানে রেডিয়াম (তরল মৌল সংখ্যা ৮৮) অন্তর্ভুক্ত, যদিও তা প্রকৃতপক্ষে সাব-অ্যাকটিনাইড; এটি অ্যাকটিনিয়ামের (৮৯) ঠিক পূর্বে অবস্থান করে এবং পোলোনিয়াম (৮৪) থেকে শুরু করে তিনটি মৌলের একটি গ্যাপের পরে অবস্থিত, যাদের কোন নিউক্লাইডেরই অর্ধায়ু ৪ বছরের বেশি নয় (এই গ্যাপে সবচেয়ে দীর্ঘায়ু নিউক্লাইড হল রাডন-২২২, যার অর্ধায়ু চার ‘দিন’-এরও কম)। রেডিয়ামের দীর্ঘতম জীবিত আইসোটোপের অর্ধায়ু ১৬০০ বছর, তাই এই তালিকায় এর উপস্থিতি প্রাসঙ্গিক।
↑ বিশেষত তাপীয় নিউট্রন বিভাজনের ক্ষেত্রে, যেমন একটি সাধারণ পারমাণবিক চুল্লিতে দেখা যায়।
↑ Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (১৯৬৫)। "The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248"। Nuclear Physics। 71 (2): 299। ডিওআই:10.1016/0029-5582(65)90719-4।
"আইসোটোপ বিশ্লেষণে দেখা যায় ২৪৮ ভরের একটি আইসোটোপ তিনটি নমুনায় প্রায় ১০ মাস ধরে স্থির পরিমাণে উপস্থিত ছিল। এটি ²⁴⁸Bk-এর একটি দীর্ঘায়ু সমরূপ রূপ (isomer) হিসেবে বিবেচিত হয়, যার অর্ধায়ু ৯ বছরের বেশি। ²⁴⁸Cf-এর কোনো বৃদ্ধিপ্রমাণ পাওয়া যায়নি এবং বিটা-ক্ষয়ের জন্য একটি নিম্নসীমা নির্ধারিত হয়েছে প্রায় ১০,০০০ বছর। কোনো অ্যালফা ক্রিয়াকলাপ পাওয়া যায়নি; সম্ভবত এর অ্যালফা অর্ধায়ু ৩০০ বছরের বেশি।"
↑ এটি হল সবচেয়ে ভারী নিউক্লাইড যার অর্ধায়ু চার বছরের বেশি এবং "অস্থিতিশীলতার সমুদ্র" (sea of instability)-এর আগে পর্যন্ত বিদ্যমান।
↑ তাদের বাদ দিয়ে যাদের প্রাচীনকাল থেকেই স্থিতিশীল হিসেবে বিবেচিত হয় এবং যাদের অর্ধায়ু ²³²Th-এর থেকেও অনেক বেশি; যেমন, ^113mCd-এর অর্ধায়ু মাত্র ১৪ বছর, কিন্তু ¹¹³Cd-এর অর্ধায়ু আট কোয়াড্রিলিয়ন বছর।
↑ Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F. M. (১৯৭১)। "Detection of Plutonium-244 in Nature"। Nature। 234 (5325): 132–134। এসটুসিআইডি 4283169। ডিওআই:10.1038/234132a0। বিবকোড:1971Natur.234..132H।
↑ Lachner, J.; ও অন্যান্য (২০১২)। "Attempt to detect primordial ²⁴⁴Pu on Earth"। Physical Review C। 85 (1): 015801। ডিওআই:10.1103/PhysRevC.85.015801। বিবকোড:2012PhRvC..85a5801L।
↑ Trenn, Thaddeus J. (১৯৭৮)। "Thoruranium (U-236) as the extinct natural parent of thorium: The premature falsification of an essentially correct theory"। Annals of Science। 35 (6): 581–97। ডিওআই:10.1080/00033797800200441।
↑ কনদেব, এফ.জি.; ওয়াং, এম.; হুয়াং, ডব্লিউ.জে.; নাইমি, এস.; আউডি, জি. (২০২১)। "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" [পারমাণবিক বৈশিষ্ট্যের নুবেস২০২০ মূল্যায়ন] (পিডিএফ)। চাইনিজ ফিজিক্স সি (ইংরেজি ভাষায়)। ৪৫ (৩): ০৩০০০১। ডিওআই:10.1088/1674-1137/abddae।
↑ National Nuclear Data Center। "NuDat 3.0 database"। Brookhaven National Laboratory। সংগ্রহের তারিখ ১৯ ফেব্রু ২০২২।
↑ https://pripyat.mit.edu/KAERI/cgi-bin/nuclide?nuc=Tl-208। সংগ্রহের তারিখ ২০২৫-০৪-০৪। |শিরোনাম= অনুপস্থিত বা খালি (সাহায্য)
↑ টেমপ্লেট:Thoennessen2016
↑ টেমপ্লেট:Thoennessen2016
↑ Kuhn, W. (১৯২৯)। "LXVIII. Scattering of thorium C" γ-radiation by radium G and ordinary lead"। The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science। 8 (52): 628। আইএসএসএন 1941-5982। ডিওআই:10.1080/14786441108564923।
↑ Tsaletka, R.; Lapitskii, A. V. (১৯৬০)। "Occurrence of the Transuranium Elements in Nature"। Russian Chemical Reviews। 29 (12): 684–689। সংগ্রহের তারিখ ২০ জানুয়ারি ২০২৪।

তথ্যসূত্র

C.M. Lederer; J.M. Hollander; I. Perlman (১৯৬৮)। Table of Isotopes (6th সংস্করণ)। New York: John Wiley & Sons।

বহিঃসংযোগ

নিউক্লিওনিকা পারমাণবিক বিজ্ঞান পোর্টাল
নিউক্লিওনিকায় অনলাইন পেশাদার ক্ষয় গণনার জন্য ডিকেই ইঞ্জিন
ইপিএ – তেজস্ক্রিয় ক্ষয়
সরকারি ওয়েবসাইটে আইসোটোপ ও ক্ষয় শক্তির তালিকা
জাতীয় পারমাণবিক তথ্য কেন্দ্র – ক্ষয় শৃঙ্খলা যাচাই বা নির্মাণের জন্য উন্মুক্ত তথ্যভাণ্ডার
আইএইএ – নিউক্লাইডের লাইভ চার্ট (ক্ষয় শৃঙ্খল সহ)
ক্ষয় শৃঙ্খলা সন্ধানকারী (Decay Chain Finder)

[NdsEnsdf-22] ক ^খ ^গ "Evaluated Nuclear Structure Data File"। National Nuclear Data Center।

[1] Bromm, Richard B. Larson, Volker। "The First Stars in the Universe"। Scientific American (ইংরেজি ভাষায়)। সংগ্রহের তারিখ ২০২৪-০৯-২৯।

[2] {[তথ্যসূত্র প্রয়োজন]}

[six-alpha-3] ক ^খ ^গ K. Morita (২০১২)। "New Results in the Production and Decay of an Isotope, ²⁷⁸113, of the 113th Element"। Journal of the Physical Society of Japan। 81: 103201। ডিওআই:10.1143/JPSJ.81.103201। অজানা প্যারামিটার |1= উপেক্ষা করা হয়েছে (সাহায্য)

[4] J.W. Beeman। অজানা প্যারামিটার |1= উপেক্ষা করা হয়েছে (সাহায্য); |শিরোনাম= অনুপস্থিত বা খালি (সাহায্য)

[Davis-5] ক ^খ ^গ Davis। অজানা প্যারামিটার |1= উপেক্ষা করা হয়েছে (সাহায্য); |শিরোনাম= অনুপস্থিত বা খালি (সাহায্য)

[6] Koch। অজানা প্যারামিটার |1= উপেক্ষা করা হয়েছে (সাহায্য); |শিরোনাম= অনুপস্থিত বা খালি (সাহায্য)

[4n1-7] ক ^খ Peppard, D. F.; Mason, G. W.; Gray, P. R.; Mech, J. F. (১৯৫২)। "Occurrence of the (4n + 1) series in nature" (পিডিএফ)। Journal of the American Chemical Society। 74 (23): 6081–6084। ডিওআই:10.1021/ja01143a074।

[nubase-8] Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. (২০১৭)। "The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties" (পিডিএফ)। Chinese Physics C। 41 (3): 030001। ডিওআই:10.1088/1674-1137/41/3/030001। বিবকোড:2017ChPhC..41c0001A।

[9] এখানে রেডিয়াম (তরল মৌল সংখ্যা ৮৮) অন্তর্ভুক্ত, যদিও তা প্রকৃতপক্ষে সাব-অ্যাকটিনাইড; এটি অ্যাকটিনিয়ামের (৮৯) ঠিক পূর্বে অবস্থান করে এবং পোলোনিয়াম (৮৪) থেকে শুরু করে তিনটি মৌলের একটি গ্যাপের পরে অবস্থিত, যাদের কোন নিউক্লাইডেরই অর্ধায়ু ৪ বছরের বেশি নয় (এই গ্যাপে সবচেয়ে দীর্ঘায়ু নিউক্লাইড হল রাডন-২২২, যার অর্ধায়ু চার ‘দিন’-এরও কম)। রেডিয়ামের দীর্ঘতম জীবিত আইসোটোপের অর্ধায়ু ১৬০০ বছর, তাই এই তালিকায় এর উপস্থিতি প্রাসঙ্গিক।

[10] বিশেষত তাপীয় নিউট্রন বিভাজনের ক্ষেত্রে, যেমন একটি সাধারণ পারমাণবিক চুল্লিতে দেখা যায়।

[11] Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (১৯৬৫)। "The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248"। Nuclear Physics। 71 (2): 299। ডিওআই:10.1016/0029-5582(65)90719-4।
"আইসোটোপ বিশ্লেষণে দেখা যায় ২৪৮ ভরের একটি আইসোটোপ তিনটি নমুনায় প্রায় ১০ মাস ধরে স্থির পরিমাণে উপস্থিত ছিল। এটি ²⁴⁸Bk-এর একটি দীর্ঘায়ু সমরূপ রূপ (isomer) হিসেবে বিবেচিত হয়, যার অর্ধায়ু ৯ বছরের বেশি। ²⁴⁸Cf-এর কোনো বৃদ্ধিপ্রমাণ পাওয়া যায়নি এবং বিটা-ক্ষয়ের জন্য একটি নিম্নসীমা নির্ধারিত হয়েছে প্রায় ১০,০০০ বছর। কোনো অ্যালফা ক্রিয়াকলাপ পাওয়া যায়নি; সম্ভবত এর অ্যালফা অর্ধায়ু ৩০০ বছরের বেশি।"

[12] এটি হল সবচেয়ে ভারী নিউক্লাইড যার অর্ধায়ু চার বছরের বেশি এবং "অস্থিতিশীলতার সমুদ্র" (sea of instability)-এর আগে পর্যন্ত বিদ্যমান।

[13] তাদের বাদ দিয়ে যাদের প্রাচীনকাল থেকেই স্থিতিশীল হিসেবে বিবেচিত হয় এবং যাদের অর্ধায়ু ²³²Th-এর থেকেও অনেক বেশি; যেমন, ^113mCd-এর অর্ধায়ু মাত্র ১৪ বছর, কিন্তু ¹¹³Cd-এর অর্ধায়ু আট কোয়াড্রিলিয়ন বছর।

[PU244-14] Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F. M. (১৯৭১)। "Detection of Plutonium-244 in Nature"। Nature। 234 (5325): 132–134। এসটুসিআইডি 4283169। ডিওআই:10.1038/234132a0। বিবকোড:1971Natur.234..132H।

[PRC-15] Lachner, J.; ও অন্যান্য (২০১২)। "Attempt to detect primordial ²⁴⁴Pu on Earth"। Physical Review C। 85 (1): 015801। ডিওআই:10.1103/PhysRevC.85.015801। বিবকোড:2012PhRvC..85a5801L।

[thoruranium-16] Trenn, Thaddeus J. (১৯৭৮)। "Thoruranium (U-236) as the extinct natural parent of thorium: The premature falsification of an essentially correct theory"। Annals of Science। 35 (6): 581–97। ডিওআই:10.1080/00033797800200441।

[17] কনদেব, এফ.জি.; ওয়াং, এম.; হুয়াং, ডব্লিউ.জে.; নাইমি, এস.; আউডি, জি. (২০২১)। "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" [পারমাণবিক বৈশিষ্ট্যের নুবেস২০২০ মূল্যায়ন] (পিডিএফ)। চাইনিজ ফিজিক্স সি (ইংরেজি ভাষায়)। ৪৫ (৩): ০৩০০০১। ডিওআই:10.1088/1674-1137/abddae।

[18] National Nuclear Data Center। "NuDat 3.0 database"। Brookhaven National Laboratory। সংগ্রহের তারিখ ১৯ ফেব্রু ২০২২।

[19] ttps://pripyat.mit.edu/KAERI/cgi-bin/nuclide?nuc=Tl-208। সংগ্রহের তারিখ ২০২৫-০৪-০৪। |শিরোনাম= অনুপস্থিত বা খালি (সাহায্য)

[th2-20] টেমপ্লেট:Thoennessen2016

[th1-21] টেমপ্লেট:Thoennessen2016

[23] Kuhn, W. (১৯২৯)। "LXVIII. Scattering of thorium C" γ-radiation by radium G and ordinary lead"। The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science। 8 (52): 628। আইএসএসএন 1941-5982। ডিওআই:10.1080/14786441108564923।

[24] Tsaletka, R.; Lapitskii, A. V. (১৯৬০)। "Occurrence of the Transuranium Elements in Nature"। Russian Chemical Reviews। 29 (12): 684–689। সংগ্রহের তারিখ ২০ জানুয়ারি ২০২৪।

[১]

[২]

[৩]

[৪]

[৫]

[৬]

[৭]

[৮]

[৯]

[১০]

[১১]

[১২]

[১৩]

[১৪]

[১৫]

[১৬]

[১৭]

[১৮]

[১৯]

[২০]

[২১]

[RS ১]

[২২]

[২৩]