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自然界の珍奇な存在であり、非常に長命なベータ線放出核種

アルゴン40。 溶岩に囚われたガス
カリウム・アルゴン法は、100万年から10億年の年代の溶岩流の年代測定によく使われます。 カリウム40の原子が崩壊してアルゴン40になると、生成されたアルゴン原子は溶岩の結晶構造に捕らえられます。 これは、岩石が溶融状態にあるときにしか脱出できないため、溶岩中に存在する化石化したアルゴンの量によって、科学者たちは固化した年代を特定することができるのです。
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カリウム40は、天然のカリウムに微量に含まれる放射性同位元素で、人体活動の半分以上の起源となっており、体重80kgの人が1秒間に4～5,000回の崩壊を繰り返しています。
この同位体は、自然界に存在するカリウムの1万分の1を占めており、ウランやトリウムと並んで、岩石の自然放射能や地球の熱源となっています。
この同位体は、天然に存在するカリウムの1万分の1を占めており、原子量的には、より安定ではるかに豊富な2つの同位体（カリウム39とカリウム41）の間に位置し、それぞれ地球上のカリウム総供給量の93.25％と6.73％を占めています。

カリウム40の2つの崩壊経路
カリウム40の崩壊スキームは珍しいものです。 原子の質量エネルギーは、原子核に40個の核子を持つ原子の仲間の中で、陽子が1個少ないアルゴン40と、陽子が1個多いカルシウム40の2つの隣人の質量エネルギーを上回っています。 カリウム40には2つの崩壊チャンネルがあります。 カルシウム40につながるβマイナスの崩壊経路が圧倒的に多いのですが、電子捕獲によるアルゴン40につながる崩壊も11％の割合で発生しています。 また、半減期が12億5100万年と非常に長く、ベータ崩壊としては例外的であることも注目されている。 これは、崩壊の際に原子核の内部回転（スピン）が大きく変化するため、転移が困難になり、非常に遅くなるためと説明されています。
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カリウム40は2つの異なる原子核に崩壊するという珍しい性質を持っています。89%のケースではベータネガティブ崩壊によりカルシウム40が生成され、11%のケースではアルゴン40が電子捕獲と1.46MeVのエネルギーのガンマ線放出により生成されます。.
この1.46MeVのガンマ線は、カリウム40がいつ崩壊するのかを特定するために重要です。
βマイナス崩壊は中性子が多すぎる原子核を、電子捕獲は陽子が多すぎる原子核を示します。
ベータマイナス崩壊は中性子が多すぎる原子核を示し、電子捕獲は陽子が多すぎる原子核を示します。

カリウム40からアルゴン40へ
電子捕獲によってカリウム40が基底状態のアルゴン40に変化するのは、わずか0.04%のケースです。 それよりもはるかに頻繁に（10.68％）、間接的な捕獲によってアルゴン原子が励起され、1.46MeVのエネルギーのガンマ線を放出して基底状態に戻る必要があります。 この特徴的なガンマ線がなければ、カリウム40の崩壊を検出・同定することは不可能です。 この捕獲で放出されるニュートリノは検出できない。
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安定した原子核は、いわゆる「安定の谷」の底に位置しており、原子核が放射性物質であるかどうかを判断するのに役立つ概念です。 カリウム40はこの谷の底に位置し、40個の核子を含む原子核の中で最も安定しているはずです。 しかし、その質量エネルギー（内部エネルギー）は、隣り合うカルシウム40やアルゴン40よりも大きい。 この違いは、カリウム40を不安定にするのに十分である。 その理由は、陽子は中性子と同じように原子核の中で2つ1組で存在することを好むからである。 カリウム40は、陽子19個、中性子21個という奇数の陽子と中性子を含んでいます。 その結果、独身の陽子と独身の中性子を1つずつ持つことになる。
カリウム40のアルゴンへの崩壊は非常に遅く、溶岩などの100万年から10億年前の岩石の年代測定に非常に有効です。

カリウムがアルゴンに分解すると、ガス状の原子が生成され、これが溶岩の結晶化の際に捕捉されます。 この原子は、溶岩がまだ液体のときは脱出できますが、固まってしまうと脱出できません。 この時、岩石には一定量のカリウムが含まれていますが、アルゴンは含まれていません。 時間が経過し、カリウム40が崩壊すると、ガス状のアルゴン原子は、閉じ込められている溶岩の中に非常にゆっくりと蓄積されていく。

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