Bismut-209

Bismut-209 (²⁰⁹Bi atau Bi-209) adalah sebuah isotop bismut dengan waktu paruh terpanjang yang diketahui dari semua radioisotop yang mengalami peluruhan α (peluruhan alfa). Ia memiliki 83 proton dan bilangan ajaib 126 neutron, serta massa atom 208,9803987 sma (satuan massa atom). Bismut primordial seluruhnya terdiri dari isotop ini.

Bismut-209 telah lama dianggap memiliki inti stabil terberat dari unsur apa pun, tetapi pada tahun 2003, tim peneliti di Institut d’Astrophysique Spatiale di Orsay, Prancis, menemukan bahwa ²⁰⁹Bi mengalami peluruhan alfa dengan waktu paruh sekitar 20,1 eksatahun (2,01×10¹⁹, kira-kira 20,1 juta triliun tahun), lebih dari satu miliar kali lebih lama dari perkiraan usia alam semesta saat ini. Inti terberat yang dianggap stabil saat ini adalah timbal-208 dan unsur monoisotop terberat yang stabil adalah emas dengan isotop ¹⁹⁷Au.

Teori sebelumnya memperkirakan jika bismut-209 memiliki waktu paruh selama 4,6×10¹⁹ tahun. Peristiwa peluruhan menghasilkan partikel alfa 3,14 MeV dan mengubah atom menjadi talium-205.^[2][3]

Bismut-209 pada akhirnya akan membentuk ²⁰⁵Tl jika tidak terganggu:

209
83Bi → 205
81Tl + 4
2He^[4]

Jika terganggu, ia akan bergabung dalam siklus penangkapan neutron timbal-bismut dari timbal-206/207/208 ke bismut-209, meskipun penampang tangkapan rendah. Bahkan dalam kasus talium-205 di atas, setelah terionisasi penuh, ia kembali menjadi timbal.

Karena waktu paruhnya yang luar biasa panjang, untuk hampir semua aplikasi ²⁰⁹Bi masih dapat diperlakukan seolah-olah non-radioaktif. Radioaktivitasnya jauh lebih kecil daripada daging manusia, sehingga tidak menimbulkan bahaya radiasi yang berarti. Meskipun ²⁰⁹Bi memegang rekor waktu paruh untuk peluruhan alfa, bismut tidak memiliki waktu paruh terpanjang dari radionuklida mana pun yang dapat ditemukan secara eksperimental—rekor ini dimiliki oleh telurium-128 (¹²⁸Te) dengan waktu paruh diperkirakan selama 7,7×10²⁴ (7,7 triliun triliun) tahun oleh peluruhan β ganda (peluruhan beta ganda).^[5]

Nilai waktu paruh bismut-209 dikonfirmasi pada tahun 2012 oleh tim Italia di Gran Sasso yang melaporkan waktu paruh selama (2,01±0,08)×10¹⁹ tahun, dan waktu paruh yang bahkan lebih lama untuk peluruhan alfa bismut-209 ke keadaan tereksitasi pertama dari talium-205 pada 204 keV, diperkirakan selama 1,66×10²¹ tahun.^[6] Meskipun nilai ini lebih pendek dari waktu paruh telurium-128 yang telah diukur, kedua peluruhan alfa bismut-209 memegang rekor lebar garis alami tertipis dari setiap eksitasi fisik terukur, masing-masing diperkirakan pada ΔΕ~5,5×10⁻⁴³ eV dan ΔΕ~1,3×10⁻⁴⁴ eV dalam penerapan prinsip ketidakpastian Heisenberg^[7] (peluruhan beta ganda akan menghasilkan garis energi hanya dalam transisi tanpa neutrino, yang mana belum diamati hingga saat ini).

²¹⁰Po dapat diproduksi dengan membombardir ²⁰⁹Bi dengan neutron di dalam reaktor nuklir. Hanya ada sekitar 100 gram ²¹⁰Po yang diproduksi setiap tahun.^[8] Astatin juga dapat diproduksi dengan membombardir ²⁰⁹Bi dengan partikel alfa.

Di dalam bintang raksasa merah dari cabang raksasa asimtotik, proses s (slow process, proses lambat) sedang berlangsung untuk menghasilkan bismut-209 dan polonium-210 dengan penangkapan neutron sebagai unsur terberat yang akan dibentuk, dan polonium-210 dengan cepat meluruh. Semua unsur yang lebih berat daripadanya terbentuk dalam proses r (rapid process, proses cepat), yang terjadi selama lima belas menit pertama supernova.^[9]

• Isotop bismut