El xenón natural ( 54 Xe) consta de siete isótopos estables y dos isótopos de vida muy larga. Se ha observado captura de electrones dobles en 124 Xe (vida media 1,8 ± 0,5 (stat) ± 0,1 (sys) × 1022 años) [1] ydoble desintegración betaen136Xe (vida media2,165 ± 0,016 (stat) ± 0,059 (sys) × 1021 años), [6] que se encuentran entre las vidas medias medidas más largas de todos los nucleidos. También se predice que los isótopos126Xe y134Xe sufrirán una doble desintegración beta, [7] pero esto nunca se ha observado en estos isótopos, por lo que se consideran estables. [8] [9] Más allá de estas formas estables, se han estudiado 32isótopos inestablesy varios isómeros, el más longevo de los cuales es127Xe con unavida mediade 36,345 días. Todos los demás isótopos tienen vidas medias de menos de 12 días, la mayoría de menos de 20 horas. El isótopo de vida más corta,108Xe, [10]tiene una vida media de 58 μs y es el nucleido más pesado conocido con igual número de protones y neutrones. De los isómeros conocidos, el más longevo es 131m Xe con una vida media de 11,934 días. El 129 Xe se produce por desintegración beta del 129 I ( vida media : 16 millones de años); 131m Xe, 133 Xe, 133m Xe y 135 Xe son algunos de los productos de fisión de 235 U y 239 Pu , por lo que se utilizan como indicadores de explosiones nucleares .
El isótopo artificial 135 Xe tiene una importancia considerable en el funcionamiento de los reactores de fisión nuclear . 135 Xe tiene una gran sección transversal para neutrones térmicos , 2,65 × 10 6 graneros , por lo que actúa como un absorbente de neutrones o " veneno " que puede ralentizar o detener la reacción en cadena después de un período de funcionamiento. Esto fue descubierto en los primeros reactores nucleares construidos por el Proyecto Americano Manhattan para la producción de plutonio . Debido a este efecto, los diseñadores deben tomar medidas para aumentar la capacidad del reactor.reactividad (el número de neutrones por fisión que luego fisionan otros átomos de combustible nuclear) sobre el valor inicial necesario para iniciar la reacción en cadena. Por la misma razón, los productos de fisión producidos en una explosión nuclear y una central eléctrica difieren significativamente en una gran parte de135
Xe absorberá neutrones en un reactor de estado estable, mientras que básicamente ninguno de los135
Habré tenido tiempo de decaer en xenón antes de que la explosión de la bomba lo elimine de la radiación de neutrones .
También se encuentran concentraciones relativamente altas de isótopos de xenón radiactivos que emanan de los reactores nucleares debido a la liberación de este gas de fisión de las barras de combustible agrietadas o la fisión del uranio en el agua de refrigeración. [ cita requerida ] Las concentraciones de estos isótopos siguen siendo bajas en comparación con el gas noble radiactivo natural 222 Rn .
Debido a que el xenón es un marcador para dos isótopos principales , las proporciones de isótopos Xe en los meteoritos son una herramienta poderosa para estudiar la formación del sistema solar . El método de datación I-Xe da el tiempo transcurrido entre la nucleosíntesis y la condensación de un objeto sólido de la nebulosa solar (el xenón es un gas, solo la parte que se formó después de la condensación estará presente dentro del objeto). Los isótopos de xenón también son una poderosa herramienta para comprender la diferenciación terrestre . Exceso de 129 Xe encontrado en gases de pozo de dióxido de carbono de Nuevo MéxicoSe creía que era por la descomposición de los gases derivados del manto poco después de la formación de la Tierra. [11] Se ha sugerido que la composición isotópica del xenón atmosférico fluctuó antes del GOE antes de estabilizarse, quizás como resultado del aumento del O 2 atmosférico . [12]
El xenón-124 es un isótopo del xenón que se somete a una doble captura de electrones a telurio -124 con una vida media muy larga de1,8 × 10 22 años, más de 12 órdenes de magnitud más que la edad del universo ((13.799 ± 0.021) × 10 9 años ). Tales decaimientos se observaron en el detector XENON1T en 2019 y son los procesos más raros jamás observados directamente. [13] (Se han medido desintegraciones incluso más lentas de otros núcleos, pero detectando productos de desintegración que se han acumulado durante miles de millones de años en lugar de observarlos directamente. [14] )