ИЗОМЕРИЯ ЯДЕРНАЯ


ИЗОМЕРИЯ ЯДЕРНАЯ
ИЗОМЕРИЯ ЯДЕРНАЯ

- существование у нек-рых ядер наряду с основным состоянием достаточно долгоживущих (метастабильных) возбуждённых состояний, наз. изомерными. Явление И. я. было открыто в 1921 О. Ганом (О. Hahn), к-рый обнаружил радиоакт. вещество, названное им ураном Z (UZ), имевшее тот же атомный номер Z и массовое число А, что и др. радиоакт, вещество UX2, но отличалось от него периодом полураспада. Оба вещества являлись продуктами р-распада одного и того же элемента UX1 (23490Th). В дальнейшем выяснилось, что UZ и UX2 - основное и изомерное состояния ядра 23491Pa (изомерное состояние обозначают индексом т, напр. 234m91 Ра). В 1935 И. В. Курчатов, Б. В. Курчатов, Л. В. Мысовский и Л. И. Русинов обнаружили, что при облучении нейтронами стабильного изотопа 7935 Вr образуется радиоакт. изотоп 8035 Вr, имеющий два периода полураспада, что соответствовало распадам из основного и изомерного состояний. Дальнейшие исследования выявили большое число изомерных состояний ядер с разл. периодами полураспада от 3.106 лет (210mBi) до неск. мкс и даже не. Мн. ядра имеют по 2 изомера, а, напр., 160 Но имеет 4 изомерных состояния. <Причиной И. я. является ослабление вероятности испускания g-квантов из возбуждённого состояния (см. Гамма-излучение). Обычно это происходит, когда небольшая энергия перехода сочетается с большой разностью значений моментов кол-ва движения I (угл. моментов) нач. и конечного состояний. Чем выше мультипольность и чем меньше энергия hw перехода, тем меньше вероятность у-перехода. В нeк-рых случаях ослабление вероятности испускания g-квантов объясняется более сложными структурными особенностями состояний ядра, между к-рыми происходит переход (разное строение ядра в изомерном и нижележащем состоянии).На рис. 1 и 2 приведены фрагменты схем распада изомеров 234m91Pa и 80m35Br. В случае протактиния причина И. я.- малая энергия и высокая мультипольность ЕЗg -перехода. Он столь затруднён, что в подавляющем числе случаев изомер испытывает b-распад (см. Бета-распад ядер). Для нек-рых изомеров изомерный переход часто становится вообще ненаблюдаемым. В случаe80m35 Вr И. я. обязана g-переходу мультипольности МЗ. <Ядро из изомерного состояния (Ip = 5-) переходит вболее низкое по энергии состояние (2-), к-рое за небольшое время переходит в осн. состояние ядра 8035 Вr. В случае ядра 242 Аm (рис. 3) И. я. связана с g-переходом мультипольности E4.
105_124-56.jpg
Рис. 1. Схема распада изомера 234m91 Ра. Основное (0) и изомерное состояния выделены жирными линиями; слева указаны значения спинов и чётностей (Ip), правее - мультипольность, энергии уровней (в кэВ) и периоды полураспада; в % даны вероятности различных каналов распада ядра из изомерного состояния.

Изомерное состояние в основном распадается через g-переход, но в 5 из 1000 случаев наблюдается альфа-распад. В приведённых примерах изомерные переходы сопровождаются испусканием в большинстве случаев не g-квантов, а конверсионных электронов (см. Конверсия внутренняя).
105_124-57.jpg
Рис. 2. Схема распада изомера 80m35Br; Э. <З.-электронный захват.
105_124-58.jpg
Рис. 3. Схема распада 242m95Am.

Большое число изомерных переходов мулътиполь-ности M4 наблюдается при "разрядке" возбуждённых состояний нечётных ядер, когда число протонов или нейтронов приближается к магич. числам (острова изомерии). Это объясняется оболочечной моделью ядра, как следствие заполнения нуклонами соседних, близких по энергии, но сильно отличающихсяпо спинам состояний g9/2 и р 1/2, а также h11/2 и d3/2 (g, р, h, d - обозначения орбитальных моментов нуклонов, индексы при них - значения спина).
105_124-59.jpg
Рис. 4. Схема распада 180m72Hf.

В отличие от приведённых примеров, изомерное состояние 180m72Hf (рис. 4) принадлежит стабильному ядру и имеет сравнительно большую энергию возбуждения. Причиной изомерии является сильно ослабленный g-пе-реход E1с энергией 57,6 кэВ, к-рый заторможен в 1016 раз из-за структурных отличий состояний 8- и 8+. В 1962 в ОИЯИ был открыт новый вид И. я.- делительная изомерия. Оказалось, что у нек-рых изотопов трансурановых элементов U, Pu, Am, Cm и Bk есть возбуждённые состояния с энергией ~2-3 МэВ, к-рые распадаются путём спонтанного деления ядер. Предполагается, что этот вид И. я. объясняется различием формы ядер в изомерном и основном состояниях (см. Деление ядер). Высоковозбужденные изомерные состояния могут испытывать протонный распад (см. Протонная радиоактивность). Лит.: М у х и н К. Н., Экспериментальная ядерная физика 4 изд т. 1, М , 1983; Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, пеp. с англ. в 3. М. , 1969; см. также лит. и табл. к ст. Нуклид. А. И. Феоктистов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ИЗОМЕРИЯ ЯДЕРНАЯ" в других словарях:

  • ЯДЕРНАЯ ИЗОМЕРИЯ — см. Изомерия ядерная. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988 …   Физическая энциклопедия

  • ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА — раздел физики, посвящённый изучению структуры ат. ядра, процессов радиоактивного распада и механизма яд. реакций. К Я. ф. иногда относят также физику элементарных ч ц. Иногда разделами Я. ф. продолжают считать направления исследований, ставшие… …   Физическая энциклопедия

  • ЯДЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — раздел эксперим. ядерной физики, объединяющий методы исследования ядерных излучений: a , b частиц, g квантов, электронов внутр. конверсии (см. Конверсия внутренняя), а также протонов, нейтронов и др. частиц, возникающих при радиоакт. распаде и в… …   Физическая энциклопедия

  • ядерная изомерия — branduolinė izomerija statusas T sritis chemija apibrėžtis Skirtingas elementariųjų dalelių išsidėstymas atomo branduolyje. atitikmenys: angl. nuclear isomerism rus. ядерная изомерия …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • ядерная изомерия — branduolinė izomerija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. nuclear isomerism vok. Kernisomerie, f rus. ядерная изомерия, f pranc. isomérie nucléaire, f …   Fizikos terminų žodynas

  • Изомерия атомных ядер — Изомерия атомных ядер  явление существования у ядер атомов метастабильных (изомерных) возбуждённых состояний с достаточно большим временем жизни. Содержание 1 Исторические сведения 2 Теоретические сведения …   Википедия

  • Ядерная изомерия — Изомерия атомных ядер  явление существования у ядер атомов метастабильных (изомерных) возбуждённых состояний с достаточно большим временем жизни. Содержание 1 Исторические сведения 2 Теоретические сведения 3 …   Википедия

  • ИЗОМЕРЫ — молекулы или ионы, имеющие одинаковые состав и молекулярную массу, но различающиеся строением или расположением атомов в пространстве. Подробнее см. Изомерия молекул. О ядерных И. см. Изомерия ядерная. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.:… …   Физическая энциклопедия

  • СЦИЛАРДА - ЧАЛМЕРСА ЭФФЕКТ — изменение хим. состояния атомов в результате предшествующих ядерных реакций (без изменения ат. номера Z) гл. обр. радиационного захвата нейтронов (n, g), а также реакций (n, 2n), (n, n), (g, n). Обычно энергия отдачи ядра в таких реакциях вполне… …   Физическая энциклопедия

  • ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ СЧЕТЧИК — газоразрядный детектор ч ц, создающий сигнал, амплитуда к рого пропорц. энергии, выделенной в его объёме, регистрируемой ч цей. При полном торможении ч цы в П. с. его импульс пропорц. энергии ч цы. В отличие от ионизационной камеры, вблизи анода… …   Физическая энциклопедия