Isotopes du calcium

Le calcium (Ca) possède 24 isotopes connus de nombre de masse variant entre 34 et 57, mais aucun isomère nucléaire connu. Cinq de ces isotopes sont stables, ⁴⁰Ca, ⁴²Ca, ⁴³Ca, ⁴⁴Ca et ⁴⁶Ca (⁴⁰Ca et ⁴⁶Ca sont soupçonnés d'être des radioisotopes à vie extrêmement longue, mais aucune désintégration n'a pour l'instant été observée), et un radioisotope (⁴⁸Ca) a une demi-vie tellement longue (43 × 10¹⁸ années, soit presque trois milliards de fois l'âge de l'Univers) qu'il est considéré en pratique comme stable. Le noyau ⁶⁰Ca (40 neutrons) a été synthétisé en 2018^[1], et en 2020 des calculs ab initio ont prédit l'existence des isotopes du calcium à 48 et 50 neutrons, voire 56 ou plus^[1],[2].

L'isotope le plus abondant est ⁴⁰Ca, représentant près de 97 % du calcium existant, ⁴⁴Ca 2 %, les trois autres isotopes se partageant le 1 % restant. La masse atomique standard du calcium est donc de 40,078(4) u, proche de la masse isotopique de ⁴⁰Ca.

Le calcium possède également un isotope cosmogénique, ⁴¹Ca, radioactif de demi-vie 102 000 années.

Le plus stable des radioisotopes artificiels est ⁴⁵Ca, avec une demi-vie de 163 jours. Tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure à 5 jours, et la plupart inférieure à 1 minute. Le moins stable — à part ⁶⁰Ca — est ³⁴Ca avec une demi-vie inférieure à 35 nanosecondes.

À l'exception de ³⁴Ca qui se désintègre par émission de proton, les isotopes les plus légers se désintègrent principalement ou en partie par désintégration β⁺ en isotopes du potassium, certains se désintégrant par émission de positron puis émission de proton, en isotopes de l'argon. ⁴¹Ca se désintègre par capture électronique et les radioisotopes les plus lourds par désintégration β⁻ en isotopes du scandium, certains en grande partie par β⁻ suivie d'une émission de neutron. ⁴⁸Ca est l'isotope le plus léger connu se désintégrant par double désintégration β⁻, en ⁴⁸Ti.