Peut-on empêcher un atome radioactif de se désintégrer s'il se trouve dans une liaison chimique VRAIMENT forte?
Donc, sur la base de cette question , une molécule contenant un atome radioactif se brisera lorsque l'atome se désintégrera. Mais supposons que vous ayez besoin de beaucoup d' énergie pour briser le composé - comme dans, plus d'énergie que la désintégration de l'atome n'en libèrera (évidemment, une molécule aussi stable n'est pas réellement possible ... L'atome sera-t-il simplement obligé de rester statique ou est-ce qu'il se passerait autre chose?
Je ne peux pas penser à un moyen pour le composé de se briser, car cela aurait probablement besoin d'énergie gratuite. Mais peut-être que le composé peut «absorber» de l'énergie, de sorte qu'une secousse brusque ou une chaleur élevée peut provoquer la désintégration de l'atome et la rupture des liaisons?
Réponses
En principe oui. Si les produits de désintégration potentiels ont une énergie plus élevée que la molécule d'origine, la désintégration ne peut pas se produire.
En pratique, les énergies de liaison chimique (typiquement dans le $\rm eV$ gamme) sont beaucoup, beaucoup plus petites que les énergies de désintégration nucléaire (généralement $\rm MeV$range), et cela ne se produit donc dans aucun cas à ma connaissance. Ce n'est pas une coïncidence, mais simplement une conséquence naturelle de la force relative des interactions nucléaires et électromagnétiques.
Si les arguments avancés dans les autres réponses sont en principe corrects, il est important de noter que les processus de désintégration nucléaire couvrent un vaste espace de paramètres, à la fois en énergie et en demi-vie.
Donc, pour donner un contre-exemple, regardons la transition nucléaire la plus spéciale à cet égard: Thorium 229, qui a un état isomérique Thorium 229m, qui peut être obtenu comme un produit de désintégration de l'uranium 233. L'énergie de transition de cet état est 8,28 + - 0,17 eV ( source ). Oui, eV ! Cette transition est en régime optique.
En conséquence, il est affecté par toutes sortes de processus électroniques , par exemple, la conversion interne . L'environnement chimique ou plutôt la structure cristalline est également pertinent (comme indiqué ici ). Notez qu'il existe une abondante littérature sur ce sujet et je ne donne ici que des exemples qui ne sont en aucun cas représentatifs de l'ensemble de l'œuvre. Pour en savoir plus, voir ceci et les références qui y figurent.
Notez qu'il s'agit d'une transition extrêmement exotique, mais aussi très importante. Beaucoup d'efforts sont investis dans la construction d'une horloge nucléaire extrêmement précise utilisant ces noyaux.
Ainsi, au moins une version plus faible de la question dans le PO peut recevoir une réponse affirmative: il existe des processus de désintégration radioactive qui sont fortement affectés par l'environnement électronique.
Modifier pour plus de clarté
On m'a demandé dans les commentaires de clarifier ma réponse en ce qui concerne la manière dont elle répond à la question et le type de transition nucléaire dont nous parlons.
- (en réponse à la demande de @ Helen) Ma réponse souligne une transition nucléaire particulière qui est affectée par l'environnement électronique. La transition peut être considérée comme exotique, la plupart des autres processus de désintégration nucléaire (en particulier la désintégration alpha et bêta) ne seront pas affectés de cette manière, comme indiqué dans la réponse actuellement acceptée. La question de savoir si cela constitue une réponse «oui» à la question peut être débattue.
- (en réponse à la demande de @Emilio Pisanty) La transition Thorium est une transition gamma très spéciale d'un état isomérique qui a une énergie de transition inhabituellement faible (voir la figure 3 de cet article en libre accès pour une belle visualisation). En effet, il s'agit de la transition connue la plus basse. L'état excité peut également se désintégrer via d'autres canaux de désintégration, tels que la conversion interne, où un électron-coquille est éjecté au lieu de l'émission d'un photon gamma. La masse et la charge du noyau ne sont pas modifiées dans aucun de ces éléments, comme d'habitude pour une transition gamma.
Consultez également la réponse de @ BCS pour un autre bel exemple qui fonctionne via la capture d'électrons.
La réponse habituelle est que les réactions chimiques ne peuvent pas affecter les processus se déroulant à l'intérieur du noyau, car les processus chimiques n'impliquent que les orbitales électroniques les plus externes de l'atome ou de la molécule impliquée, et le noyau est plus petit que celui d'un facteur d'ordre ~ 10 ^ -5 qui signifie qu'il est complètement hors de propos en ce qui concerne les réactions chimiques.
Les seules exceptions possibles concernent les processus nucléaires impliquant la capture d'électrons, comme indiqué par d'autres ici dans la section des commentaires.
Les électrons 2s du béryllium peuvent contribuer à la liaison chimique. Par conséquent, lorsque 7Be se désintègre par capture d'électrons L, il le fait en prenant des électrons de ses orbitales atomiques qui peuvent participer à la liaison. Cela rend son taux de désintégration dépendant à un degré mesurable de son environnement chimique - un événement rare dans la désintégration nucléaire.
lien
La réponse est définitivement oui en principe, car nous avons un exemple parfait dans un domaine connexe - la physique nucléaire. Un neutron nu est instable; il se désintègre radioactivement (désintégration bêta) en un proton, un électron et un neutrino et libère un tout petit peu d'énergie, avec une demi-vie d'environ 1000 secondes. L'univers a beaucoup plus de 1000 secondes, alors pourquoi reste-t-il des neutrons? En raison des liens forts entre les neutrons et les protons dans les noyaux (en utilisant la force forte, pas la force électromagnétique comme dans les liaisons chimiques). Dans la grande majorité des noyaux quotidiens, il est énergétiquement défavorable que la désintégration se produise et fasse un noyau moins stable, avec trop de protons et pas assez de neutrons. Les quelques noyaux où ce n'est pas vrai sont les noyaux radioactifs qui subissent une désintégration bêta.