Calcium 40

Le calcium 40, noté ⁴⁰Ca, est l'isotope du calcium dont le nombre de masse est égal à 40 : son noyau atomique compte 20 protons et 20 neutrons avec un spin 0+ pour une masse atomique de 39,962 591 g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de −34 846,4 keV et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de 8 551,305 ± 0,001 keV[1]. Le calcium naturel en contient 96,941 %.

Le noyau de ⁴⁰Ca est remarquable dans la mesure où il est constitué d'un nombre magique à la fois de protons et de neutrons ; il est donc doublement magique. C'est un noyau stable, bien qu'en relatif déficit de neutrons. C'est par ailleurs un nucléide α, composé de dix particules α, susceptible d'être produit par des réactions α lors de la nucléosynthèse dans des étoiles suffisamment massives.

⁴⁰Ca est un produit de désintégration du potassium 40, ⁴⁰K :

40
19K ⟶ 40
20Ca + e⁻ + ν_e.

Cette réaction illustre bien l'importance de la parité des nombres de protons et de neutrons dans la stabilité d'un noyau léger : avec 20 protons et 20 neutrons et malgré son déficit de neutrons, le ⁴⁰Ca est plus stable que le ⁴⁰K, qui compte 19 protons et 21 neutrons et n'a donc aucun déficit de neutrons ; l'argon 40, avec 18 protons et 22 neutrons est également plus stable que le potassium 40.

Le calcium 48 est l'autre isotope doublement magique du calcium (20 protons et 28 neutrons), avec une abondance naturelle de seulement 0,187 % bien qu'il soit quasi stable.

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